벤튜리 미터(Venturi Meter)를 통한 유량측정

소개

◐ 벤튜리 미터는 관로의 단면적 변화에 따른 유속과 압력의 차로 유량을 측정하는데 사용된다. 벤튜리 미터의 구조를 이해하고 수두차를 측정하여 유량 측정 방법을 익힌다. 유량과 유량 계수를 구하여 얻는 실험식과 이론식을 비교 고찰한다.

목차

1. 제목 (Title)
◈ 벤튜리 미터(Venturi Meter)를 통한 유량측정
2. 목적 (Object)
3. 이론 및 원리 (Theory & Principle)
4. 실험장치 (Apparatus)
[실험장치]
5. 실험방법 (Experimental method)
6. 결과 및 계산 (Result & Calculation)
7. 문헌 (Reference)

본문내용

◐ 관내 유속을 더 증가시키기 위하여 관의 횡단면적 보다 더 작은 (유선의 간격이 좁은) 축소 단면을 갖는 목(throat)을 지나게 한다. 유량에 따라 유속의 증가는 압력의 감소를 가져 오고 압력의 감소를 측정하므로 유량이 계산된다. 관의 목을 지난 유체는 점차 단면 확대관 속에서 감속이 되고 유속이 감속되면 압력은 증가된다. 아래 그림과 같이 수평으로 놓인 축소 확대관을 통하는 비압축성 유체의 흐름을 생각하자.

[벤튜리 미터의 이상적인 상태]
상류 단면 1에서의 횡단 면적을 a1, 목의 단면 2에서의 횡단 면적을 a2, 어떤 임의의 단면 n에서의 횡단 면적을 an 이라 하자. 이들 단면에서 피에조 미터의 높이가 그림에서와 같이 h1, h2, hn을 가르킬 때 관을 따라 에너지 손실이 없다고 가정하면, 각 단면을 가로 질러서 생각할 때, 속도와 피에조미터에 의한 수두 h의 합은 각각 일정하다. 따라서 Bernoulli의 정리는 다음과 같이 표시된다.

단, V1, V2, V3은 각 단면 1, 2, n을 지나는 유속이다. 연속 방정식 V1a1 = v2a2 = Vnan = Q에서 Q는 체적유량이다. 윗식을 정리하여 V2에 대하여 방정식을 풀면 이고 따라서 이다. 실제로 1과 2사이에는 약간의 에너지 손실이 있으므로 측정된 결과 Q의 값은 보통 위의 이론식 보다 적다. 따라서 이 모순을 없애기 위하여 습관상 다음과 같은 식으로 표시한다. 여기서 C는 유량 계수이며 실험으로 구한다. 유량 계수는 주어진 벤튜리 미터에 대해서 유량과 함께 변화하나 대략 0.92~0.99 범위에 존재한다. 축소 확대관에 따르는 이상적인 압력 분포는 Bernoulli 방정식 로부터 로 나타낸다. 계산과 함께 실험 결과의 비교를 편리하게 하기 위하여 벤튜리 미터 목에서의 속도 수두에 대한 (h1-hn)의 비로 나타내면 이 된다. 식 V1a1 = v2a2 = Vnan = Q 를 연속 방정식과 관련하여 우측 속도비를 면적비로 바꾼 이상적인 압력 분포는 이 된다.

참고자료

· (1) 윤용남, 수리학, 청문각 1999
· (2) 김가현, 수리학, 청운문화사 2000
· (3) 백창식, 수리실험, 구미서관 2002
· (4) 모양우, 실험유체역학, 보문당
· http://blog.naver.com/sangaph1?Redirect=Log&logNo
· =70003052285
· http://blog.paran.com/dlguscjs
· /18882862
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