소개글
"로터미터 보정 결과 분석 레포트"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 유량계의 종류
2.1. 오리피스
2.2. 벤투리미터
2.3. 노즐
2.4. 전자기식 유량계
2.5. 초음파식 유량계
2.6. 터빈형 유량계
2.7. 와류 유량계
2.8. 직사각형 위어
3. 로터미터
3.1. 로터미터의 작동 원리
4. 실험 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 실험 결과에 대한 고찰
7. 결론
8. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
유량을 측정하는 일은 제조 프로세스를 조절하고 원활히 운전하는 데 있어서 가장 근본적인 요건이다. 특히 화학공장에서는 기체, 액체의 유량의 측정이 중요하다. 유량 측정 방법은 크게 직접적인 방법과 간접적인 방법으로 구분할 수 있다. 직접적인 방법은 주어진 시간 동안의 흐름의 양 (체적 또는 중량)을 실제로 측정하는 방법이다. 반면 간접적인 방법 중 하나는 유량과 직접 관련이 있는 압력의 변화(또는 다른 변수)를 측정하는 방법이다. 벤투리미터(venturi meter), 오리피스(orifice), 노즐(flow nozzle)은 모두 간접적으로 관로 내의 유량을 측정하는 기구이다. 위어(weir)는 개수로에서의 유량을 간접적인 방법으로 구하는 장치이다. 또 하나의 간접적 측정 도구로는 전자기식 유량계(electromagnetic flow meter)를 들 수 있다. 이 기기는 도체가 자기장 내를 움직일 때 전압이 발생한다는 원리를 이용하여 작동한다. 그 외의 유량 측정 방법으로는 속도-면적 적분법(velocity-area integration)이 있다. 속도-면적 적분법은 관 내의 흐름의 속도가 대칭형일 때 방사 방향의 속도 분포를 알면 관 내의 체적 유량을 구할 수 있다. 본 실험에서 사용한 로터미터는 압력강하를 일정히 유지시키는데 필요한 유로의 면적변화를 측정하여 유량을 알 수 있다.
2. 유량계의 종류
2.1. 오리피스
오리피스는 유체 흐름의 중앙 단면을 축소하여 놓은 개구부이다. 오리피스의 기하학적 특성과 유체의 성질을 알면 오리피스를 유량 측정에 사용할 수 있다. 지속적으로 유선이 오리피스 판의 직하류에 밀집하기 때문에 최소 단면적은 오리피스의 면적 A0보다 실제로 더 좁다. 제트의 축소 단면, 즉 베나 콘트랙타라고 부르는 최소 단면적과 오리피스의 면적의 비인 축소계수는 다음과 같다. Aj = CcA0 여기서 Cc는 축소계수이다. 오리피스는 단순하면서도 정확한 유량 측정기구이다. 그러나 오리피스의 경우, 손실 수두가 상당히 크다는 단점이 있다.
2.2. 벤투리미터
벤투리미터는 오리피스와 같은 원리로 작동하나 오리피스보다 손실 수두가 훨씬 작은 기구이다. 유로를 유선형으로 만들어 손실 수두를 줄이므로, 최소 단면을 지난 후의 추가적인 단면 축소가 발생하지 않는다. 결론적으로 수축 계수는 1의 값을 가진다.
벤투리미터는 유체의 유량을 간접적으로 측정하는 장치로, 관의 특정 부분을 좁혀 유체의 속도를 높여 압력 강하를 발생시킨다. 이때 압력 강하와 유량 사이의 관계를 통해 유량을 계산할 수 있다. 벤투리미터는 오리피스에 비해 압력 손실이 상대적으로 적어 더 정확한 유량 측정이 가능하다는 장점이 있다.
벤투리미터의 작동 원리는 다음과 같다. 유체가 관을 통과할 때, 관의 단면이 좁아지면 유체의 속도가 증가하게 된다. 이에 따라 베르누이 원리에 의해 압력이 감소하게 된다. 이 압력 강하는 유량에 비례하므로, 압력 강하를 측정함으로써 유량을 간접적으로 계산할 수 있다.
벤투리미터는 오리피스와 달리 유로를 유선형으로 설계하여 유체의 흐름 저항을 최소화하였다. 이를 통해 압력 손실을 줄일 수 있으며, 정확도 높은 유량 측정이 가능하다. 또한 오리피스와 달리 수축 계수가 1에 가까워 측정 오차를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
2.3. 노즐
노즐은 유체의 흐름을 일정하게 유지하며 속도를 가속시키는 장치이다. 노즐은 관로에 설치되어 압력 에너지를 운동 에너지로 변환시킨다. 노즐은 오리피스와 마찬가지로 유량 측정에 사용될 수 있는데, 특히 오리피스보다 마모에 강한 장점이 있다.
노즐 판은 상류 측 모서리가 날카롭게 유지되어야 유량계수 값을 얻을 수 있다. 만약 상류 측 모서리가 마모되면 유량 측정 기능을 기대하기 어렵게 된...
참고 자료
Clayton T.Crowe, Donald F.Elger, John A.Roberson, 유체역학, WILEY, 한티 미디어, 8th ed. (2007) p.583-584
Clayton T.Crowe, Donald F.Elger, John A.Roberson, 유체역학, WILEY, 한티 미디어, 8th ed. (2007) p.584-601
화공생명공학실험 p.26 ~ p.28
문성수 외 지음, 유체역학(정설), 기전연구사(2006), p.156
Clayton T.Crowe, Donald F.Elger, John A.Roberson, 유체역학, WILEY, 한티 미디어, 8th ed. (2007) p.64-65
유량계 [流量計, flow meter, Strömungsmesser] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화)
유량계 [flowmeter, 流量計] (두산백과)
면적식 유량계 [area``1` flowmeter, 面積式-] (센서용어사전, 2011. 1. 20., 일진사)
로터미터 [rotameter, Rotamesser] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화)
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