오리피스벤츄리예레

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 기구
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
오리피스미터 및 벤츄리미터의 원리를 이해하고, 관 내부의 면적(A)이 줄어드는 구간을 지날 때 압력손실에 의한 무차원 배출계수() 및 영구손실을 구해본다.

2. 바탕 이론
1) Orifice Meter
원형의 구멍을 뚫은 얇은 오리피스 판을 유체가 흐르는 관에 넣어 오리피스 판을 통과하기 전과 후의 압력을 측정해 유량을 확인하는 장치를 오리피스 유량계라 한다. 오리피스판을 통과해 흐르는 유체는 단면적의 축소로 인해 유속이 빨라지고 이에 따라 유체의 압력은 낮아진다. 위 Figure.1 오리피스 미터에서 1번 지점과 2번 지점은 압력(P)과 유속(u), 단면적(A)이 다르지만 질량은 보존됨으로 아래와 같은 연속 방정식이 주어진다. 위의 식을 베르누이 방정식에 적용해 보면 다음과 같은 형태의 식이 정의가 된다. 앞서 높이(z)는 동일함을 알 수 있다.
허나 실제 유체는 점성을 가지고 있어 Figure.1의 좁은 유출구인 오리피스판(구간2)을 지날 땐 마찰 손실이 발생한다. 이에 따라 속도 은 이론보다 작은 값을 갖는다. 또한 유체는 관성에 의해 실제 오리피스판의 구멍 단면적보다 작은 단면으로 수축해서 흐르게 된다. 이를 축류(Vena Contracta)라 한다. 이들을 보정하기 위해 속도계수() 축소계수()를 도입해 아래와 같이 식을 정리할 수 있다.

2) 연속방정식
질량 보존의 법칙에 따라 흐름이 언제든지 연속성을 띄는 것을 나타내는 방정식이다. 유체가 흐르는 관의 단면적과 유체의 속력을 곱한 값은 관의 어느 구간에 상관없이 일정함을 말하고, 이는 구간에서의 부피 유량이 동일함을 나타낸다.

3) Vena Contracta(축류)
넓은 관을 통과하는 유체가 급하고 좁고 작은 구멍과 틈의 유출구를 통과할 때 유체가 관성의 작용으로 유출구보다 작은 단면으로 압축돼 흐르는 현상을 뜻한다.

참고자료

· 2020년 3학년 1학기 실험노트
· 남종순, Md.Alim lftekhar RAsel, G.Rajesh, 김희동(2012), 베르누이 부상에 관한 기초적 연구. 한국전산유체공학회 학술대회논문집, p479~480
· warren l.mccabe 7th “unit operations of chemical enginering”, 2.5 관과 채널에서의 비압축성 유체의 흐름 p125~ 147
· 박균영 외 4명, 화학공학실험, 공주대학교, p120 ~ 125, 2015