오리피스 (Orifice)

1. 오리피스(Orifice) 개요

 

오리피스는 유체의 흐름을 제한하거나 제어하는 장치로, 소방 설비에서 스프링클러 헤드나 노즐의 유량 조절, 유량 측정 등에 널리 사용됩니다. 유체가 오리피스를 통과할 때 압력이 감소하고 속도가 증가하는 원리를 활용하며, 화재 진압 효율성과 관련된 중요한 요소입니다.

 

2. 오리피스의 구조

 

2-1. 플레이트(Orifice Plate)

• 얇고 평평한 금속판으로 중앙에 구멍이 뚫려 있음.

• 구멍의 크기와 형태는 유량 및 압력 특성에 영향을 미침.

2-2. 오리피스 홀(Orifice Hole)

• 유체가 통과하는 구멍으로, 일반적으로 원형이지만 필요에 따라 사각형, 타원형 등으로 설계됨.

2-3. 홀더(Holder) 또는 하우징(Housing)

• 오리피스를 배관에 고정하거나 지지하는 구조물.

2-4. 테이퍼(Taper)

• 홀 가장자리에 경사면을 주어 유체 흐름의 난류 발생을 최소화.

 

3.오리피스의 작동 원리

 

오리피스는 베르누이 방정식을 기반으로 작동하며, 유체가 좁아진 단면적을 통과할 때 속도가 증가하고 압력이 감소하는 특징을 가집니다. 이를 통해:

 

• 유량을 조절하거나,

• 앞뒤의 압력 차이를 측정하여 유량을 계산할 수 있습니다.

 

유량은 다음 공식으로 표현됩니다:

 

• : 유량 (L/min)

• : 유량계수 (K-계수)

• : 방사압력 (kgf/cm²)

 

K-계수는 오리피스 직경과 유량계수(C)에 따라 결정되며, 이는 방사되는 물의 양과 분포에 영향을 미칩니다.

 

4.오리피스의 설계 요소

4-1. 오리피스 직경: 직경이 작을수록 압력 강하가 크고 유량이 감소.

4-2. 플레이트 두께: 적정 두께가 구조적 안정성과 정확한 유량 제어에 중요.

4-3. 오리피스 형태: 원형, 각형, 콘형 등 다양한 형태로 유체 흐름 특성에 맞게 설계.

4-4. 압력 손실 고려: 시스템의 효율성을 위해 최소화 필요.

 

5.오리피스의 주요 용도

 

5-1. 소방 설비

• 스프링클러 헤드: 방사되는 물의 양과 분사 패턴 조절.

• 소화전 노즐: 방수 범위와 유속 최적화.

5-2. 유량 측정 장치

• 배관 내 유체 흐름의 정확한 측정.

5-3. 화재 진압 시스템 최적화

• 필요한 유량과 압력을 충족하여 효율적인 화재 진압 가능.

 

6.오리피스 설계 시 고려사항

 

• 화재 위험도 및 보호 대상에 맞는 유량을 설계.

• 물방울의 크기와 분포를 최적화하여 화재 진압 효과 극대화.

• 배관 시스템에 따른 압력 손실과 효율성 고려.

 

오리피스는 소방 시스템의 핵심 부품으로, 그 설계와 선택은 화재 진압의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.