오리피스 예비레포트

목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
(1) 유량 (Flow rate)
(2) 정상상태에서 검사 체적의 물리량 보존
(3) 베르누이 방정식 (Bernoulli equation)
(4) 축류 (Vena contracta)
(5) 레이놀즈 수 (Reynolds number)
(6) 유량계 (Flowmeter)
(7) 배출계수 (C _{D})

3. 기구 및 시약

4. 실험 방법

본문내용

공정에서 유량 측정은 매우 중요하며, 이 유량을 측정하는 기구를 유량계(Flowmeter)라고 한다. 유량계는 그 방식에 따라 차압식, 가변 면적식, 용적식, 터빈식, 와류식, 전자식 등으로 나뉘며, 그중에서도 이번 실험에서 사용하는 Orifice meter와 Venturi meter는 차압식 유량계, Rotameter는 면적식 유량계이다.

⓵ 차압식 유량계 (Differential pressure flowmeter)
유체가 흐르는 유로에 설치된 방해시설 때문에 압력 차이가 생기는데, 이 압력 차를 이용해 유체의 유량을 측정하는 방식의 유량계이다. 여기에 사용하는 방해시설로는 통상적으로 Orifice, Venturi, 노즐 등의 조임 기구를 사용한다. 유량은 유체가 방해시설을 통과하며 생기는 압력 차의 제곱근과 비례한다는 것을 이용해 유량을 알아낼 수 있다.

- Orifice meter
관에 유체를 흐르게 하고, 원형 등 작은 구멍이 뚫린 얇은 판을 관 안에 넣어 판을 지나기 전의 압력과 판을 지난 후의 압력을 측정해 유량을 알아내는 기구이다. 이때 사용하는 판을 Orifice plate라고 한다. 유체가 관을 따라 흐르다가, Orifice plate의 작은 구멍으로 흐르게 되면서 갑작스럽게 단면적이 줄어드는데, 이때 판의 간섭으로 순간 유속은 증가하고 압력은 감소한다. 다시 Orifice plate의 구멍을 지나 넓은 관 단면적으로 흐르게 되면 다시 유속은 감소하고 압력은 증가한다. 이렇게 Orifice plate 전후로 생기는 압력 차는 Figure 1과 같이 위치한 manometer로 측정한다. 또한, 유체가 Orifice plate를 지나면서 가장 흐름이 좁게 나타나는 부분을 Vena contracta라고 한다.

설치 및 유지보수가 쉽고 저렴한 가격이 장점이나 Orifice plate 통과 직후에 발생하는 와류현상 때문에 Venturi meter에 비해 손실 수두와 압력손실이 크다.

참고 자료

“단위조작이론및실험1” 실험노트 (2022).
“단위조작이론및실험1” OT ppt 자료 (2022).
Yunus A. Cengel, John M. Cimbala, “유체역학”, 185-213, 370p (2018).
Smith, “화학공학 열역학 8th edition”, 49-62p (2018).