답안서고 소방시설관리사

2020년 제20회 · 문제 3 물음 2 · 5점

하디 크로스 방식 계산절차 4단계 ~ 8단계

하디 크로스 방식 10단계 중 4~8단계 — 구간별 마찰손실 계산, 루프 손실 합, ΔPf/Q 합, 보정유량, 유량 보정

검증중 2026. 10. 22. 기준 2027년부터 1차 이동 (추정)
근거 조항 1개
  • 유체역학 기본식Hazen–Williams 식, 하디 크로스 보정유량식

원문: 국가법령정보센터

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문제

물음 2) 하디 크로스 방식(Hardy Cross Method)의 계산절차 중 4단계 ~ 8단계의 내용을 쓰시오. (5점)

  • 1단계: 모든 루프의 각 경로와 관련 있는 배관길이, 관경, C factor(조도)와 같은 중요한 변수를 알아야 한다.
  • 2단계: 각 변수를 적절한 단위로 수치 변환한다. 부속류에 대한 국부손실은 등가배관길이로 변환하여야 한다. 각 구간별 유량을 제외한 모든 변수값을 계산하도록 한다.
  • 3단계: 루프에 의해 이어지는 연속성이 충족되도록 적절한 분배유량을 가정한다.
  • 4단계: ( ㄱ )
  • 5단계: ( ㄴ )
  • 6단계: ( ㄷ )
  • 7단계: ( ㄹ )
  • 8단계: ( ㅁ )
  • 9단계: 새롭게 보정된 분배유량으로 dPf값이 충분히 작아질 때까지 4단계 ~ 7단계까지를 반복한다.
  • 10단계: 마지막 확인사항으로 임의의 경로에 대한 유입점부터 유출점까지의 마찰손실압력을 계산한다. 다른 경로로 두 번째 계산된 마찰손실압력값은 예상되는 범위 내의 동일한 값이 되어야 한다.

답안

  • ㄱ (4단계): 가정한 분배유량으로 각 구간의 마찰손실압력(Pf) 을 Hazen–Williams 식으로 계산한다. 이때 루프를 도는 방향(예: 시계방향)을 정해 같은 방향 흐름은 (+), 반대 방향 흐름은 (−) 부호를 붙인다.
  • ㄴ (5단계): 각 루프별로 구간 마찰손실의 대수합 dPf(= ΣPf) 를 구한다.
  • ㄷ (6단계): 각 구간의 Pf/Q 값을 계산하고, 루프별로 그 합 Σ(Pf/Q) (부호 무시)를 구한다.
  • ㄹ (7단계): 루프별 보정유량 ΔQ=−dPf1.85 Σ(Pf/Q)\Delta Q=-\dfrac{dP_f}{1.85\,\Sigma(P_f/Q)} 를 계산한다.
  • ㅁ (8단계): 보정유량을 각 구간의 가정 유량에 더해(부호 고려, 두 루프에 공통인 구간은 두 루프의 보정유량을 함께 반영) 새로운 분배유량을 구한다.

근거

  • Hazen–Williams 식에서 Pf=kQ1.85P_f=kQ^{1.85}이므로 dPfdQ=1.85PfQ\dfrac{dP_f}{dQ}=1.85\dfrac{P_f}{Q}이고, 1차 근사로 ΔQ=−ΣPf1.85Σ(Pf/Q)\Delta Q=-\dfrac{\Sigma P_f}{1.85\Sigma(P_f/Q)}를 얻는다.
  • 9단계의 반복 대상(4~7단계)과 10단계의 최종 확인이 위 순서와 이어진다.

문제 출처: 한국산업인력공단(큐넷) 소방시설관리사 2차 시험지 — 공공누리 제1유형(출처표시). 답안은 이 사이트가 독자적으로 작성한 것으로, 공단의 공식 정답이 아닙니다.

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