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[화공실험] 유량계를 이용한 유량측정 평가B괜찮아요

유량계를 이용한 유량측정1. 실험 목적여러 가지 유량계를 이용하여 유체의 흐름에서 유속과 압력변화에 대하여 유량을 측정하고 각 유량계의 특징과 사용방법을 배우고 Bernoulli 이론을 이해한다.2. 실험 이론관(pipe)내의 유량측정에 쓰이는 유량계에는 벤튜리미터(Venturi Meter), 유량측정용 노즐(Nozzle), 오리피스 미터(Orifice Meter), 피토우(Pitot)관, 자기식 유량측정기(Magnetic flow Meter)가 있다.1)벤튜리 미터 (Venturi meter)벤튜리 미터(Venturi meter)는 긴관의 일부로써 단면이 작은 목(throat)부분과 점점 축소, 점점 확대 되는 단면을 가진 관으로 축소부분에서 정력학적 수두의 일부는 속도수두로 변하게 되어 관의 목 (throat)부분의 정력학적 수두보다 적게 된다.이러한 수두의 차에 의해 직접적으로 유량을 계산할 수 있다.(그림 1)그림 1. 벤튜리 미터측정공식Q =여기서,Q : 유량( ㎤ / sec ) C : 유량계수 A : 목(throat)부분의 단면적(㎠)()H : H1-H2(수두차:㎝) H1 : 유입부 관 중심부에서의 수두(㎝) H2 : 목(throat)부의 수두(㎝)g : 중력가속도(980㎝/sec2) d1 : 유입부의 직경(㎝) d2 : 목(throat)부 직경(㎝)2) 오리피스(Orifice meter)오리피스는 설치에 비용이 적게들고 비교적 유량측정이 정확하여 얇은 판오리피스가 널리 이용되고 있으며 흐름의 수로내에 설치한다. 오리피스를 사용하는 방법은 노즐(Nozzle)과 벤튜리미터와 같다.오리피스의 장점은 단면이 축소되는 목(throat)부분을 조절하므로써 유량이 조절된다는 점이며, 단점 은 오리피스(Orifice) 단면에서 커다란 수두손실이 일어난다는 점이다.(그림2)그림 2 오리피스 미터측정공식Q =여기서,Q : 유량( ㎤ / sec ) C : 유량계수 A : 노즐 부분의 단면적( ㎠ ) ()H : H1-H2( 수두차 : ㎝ ) H1 : 유입부 관 중심부에서의 수두( ㎝ ) H2 : 목 부분의 수두( ㎝ )g : 중력가속도( 980 ㎝ / sec2 ) d1 : 유입부의 직경( ㎝ ) d2 : 목부의 직경( ㎝ )3) 피토우(Pitot)관피토우관의 유속은 마노미터에 나타나는 수두차에 의하여 계산한다. 왼쪽의 관은 정수압을 측정하고 오른쪽관은 유속이 0 인 상태인 정체압력(Stagnation Pressure)을 측정한다.피토우관으로 측정할 때는 반드시 일직선상의 관에서 이루어져야 하며, 관의 설치장소는 엘보우(elbow), 티(tee)등 관이 변화하는 지점으로 부터 최소한 관지름의 15∼50배 정도 떨어진 지점이어야 한다.또한 피토우관은 부유물질이 많이 흐르는 폐하수에서는 사용이 곤란하나 부유물질이 적은 대형관에서는 효율적인 유량측정기이다( 그림 4 ).그림 3 피토우(Pitot)관측정공식Q = C·A·V여기서, Q : 유량( ㎤ / sec ) C : 유량계수 A : 관의 유수단면적( ㎠ )()V :( ㎝ / sec ) H : Hs - Ho ( 수두차 : ㎝ ) g : 중력가속도( 980 ㎝ / sec2 )Hs : 정체압력 수두( ㎝ ) Ho : 정수압 수두( ㎝ ) D : 관의 직경( ㎝ )공업 프로세스를 제어하려면 프로세스에 출입하는 물질의 양을 알아야 한다. 물질은 가능하면 액체의 형태로 수송하므로, 관이나 유로를 통한 유체의 유량을 측정할 수 있어야 한다. 공업적으로 여러 가지 유량계가 사용된다. 유량계를 선택할 때는 특정 과제에 대한 적용성, 설치비와 운전비, 측정 가능한 유량범위(rangeability), 고유 정확도 등을 고려한다. 유량을 대충 알면 되는 경우도 있고, 아주 정확하게 측정해야 하는 경우도 있다. 예를 들어서, 반응기 공급 유량을 조절하거나, 한 소유자에게서 다른 소유자에게로 전달하는 양을 관리하는 경우에는, 정확한 유량(대개는 질량유량)을 알아야 한다.질량유량을 직접 측정할 수 잇는 유량계는 거의 없으며, 부피유량이나 평균 유속을 측정하는 것이 대부분이다. 평균 유속을 알면 부피유량을 구할 수 있다. 부피유량과 운전 조건에서의 밀도를 알면 질량유량을 구할 수 있다. 주로 사용되는 유량계로서, 관이나 유로에서 유체 전제의 유량을 측정하는 것을 전구경식 유량계(full-bore meter)라 한다. 삽입식 유량계(insertion meter)는 유로의 한 점에서의 유량이나 유속을 측정한다. 한 점에서의 측정치를 알아도 전체 유량을 상당히 정확하게 추정할 수 있다.전구경식 유량계에는 벤튜리 미터(verturi meter)와 오리피스 미터(orifice meter), 그리고 로타미터(rota-meter)와 같은 면적식 유량계(variable-area meter)가 여기에 속한다. 또 V 요소형, 자력식, 와류발산식(vortex-shedding), 터빈식, 정변위식, 초음파식, 그리고 질량을 측정하는 Coriolis 유량계 등이 있다.삽입식 유량계에는 피토관(pitot tube), 열식 유량계, 자력식, 터빈식, 초음파식 등 다양한 삽입식 유량계가 있다.여러 가지 유량계 중에서 벤튜리 미터(verturi meter)와 오리피스 미터(orifice meter),피토관(pitot tube)에 대해 알아보자벤튜리 미터(verturi meter)짧은 원뿔형 도입부, 목, 긴 원뿔형 배출부로 되어 있다. 도입부 상단과 목의 압력 탭(pressure tap)을 마노미터 또는 차압 전달기에 연결한다.상류 원뿔에서는 유속이 증가하면서 압력이 감소하는데, 이 압력 강하를 유량 측정에 이용한다. 배출 원뿔에서는 유속이 감소하면서 원래의 압력이 거의 회복된다. 배출부는 각도를 5°~15°정도로 적게 하여, 경계층 분리를 막고 마찰을 줄인다. 수축 단면에서는 경계층이 분리되지 않으므로 하류 원뿔에 비해 상류 원뿔은 아지 짧아도 된다. 일반적으로 상류 원뿔에서 손실되는 압력은 90%가 회복된다.벤튜리 미터로 기체의 유량도 측정할 수 있지만, 대개는 물을 비롯한 액체 유량 측정에 쓰인다. 벤튜리 미터는 압력 회복율이 크므로 다른 유량계에 비해 동력 소비량이 적다.비압축성 유체에 관한 Bernoulli 식을 벤튜리 미터 상류 부분에 적용하면 기본 식을 얻을 수 있다. 상류와 하류의 평균 유속이 각각 ?a, ?b이고 유체의 밀고가이면, 식(4.65)는 다음과 같이 된다.(4.65)(8.33)밀도가 일정하므로, 연속의 식(4.12)를 다음과 같이 쓸 수 있다.(4.12)(8.34)Da=관 지름 Db=벤튜리 미터 목 지금 β=지름비 Db/Da식(8.33)과 (8.34)에서 ?a 를 소거하면 다음과 같이 된다.(8.35)식(8.35)는 비압축성 유체의 무마찰 흐름에는 그대로 적용할 수 있다. 그러나 지점 a와 b사이의 벽 마찰을 고려한다면 실험 상수 Cv를 도입하여 다음과 같이 수정한다.(8.36)운동에너지 인자 αa와 αb의 영향 역시 Cv의 정의에 포함시킨다. 계수 Cv는 실험에 의해 구하며, 접근속도 불포함 벤튜리계수(verturi coefficient, belocity of approach not included)라 한다. 접근속도 ?a의 영향은 1/항에서 고려한다. Db30000에서는 Co가 거의 일정하고 β와 무관하기 때문에 식(8.39)를 설계에 활용할 수 있다. 이런한 조건에서 플랜지 탭과 베나 콘트랙타 탭일 때의 는 0.61이라고 보면 된다. 실제 프로세스에서는 β가 0.20~0.75 범위이다. β

공학/기술| 2004.12.28| 8페이지| 1,000원| 조회(1,270)

유량계, 유량측정, 피토관, 벤튜리 미터, 오리피스 미터

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[화공실험] 실험실에서 주의사항

실험실에서의 주의사항실험실에서 실험을 할 때 미미한 부주의로 인해 큰 사고가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 실험실에서 주의 할 사항이 있다.1. 실험하기 전 그날 실험에 대한 사전 지식이해하고 준비를 해야 한다.2. 실험실에서 장난이나 실험에 방해되는 행동을 해서는 안 된다.3. 실험복과 보안경를 꼭 착용 한다.4. 실험실에서 혼자 실험을 해서는 안 된다.5. 실험실에서 음식을 먹거나 담배를 피우지 않는다.6. 실험장비와 안전장치들의 위치와 작동법을 알고 있어야 한다.7. 실험에서 사용하는 위험한 물질들에 대한 지식을 어느정도 암기하고 있어야 한다.8. 모르는 것이 있거나 다른 작업을 할때는 꼭 교수님 또는 지도교수에게 질문과 허락을받아서 한다.사고처리 일반 요령사고는 언제 어떻게 일어날지 모르기 때문에 이에 대한 신속한 대처가 필요하다.사고발생시 지체없이 교수님 또는 지도교수 에게 보고한다. 특히, 화재 및 동료의 부상 혹은 의식을 잃게 되는 경우는 긴급 상황으로 간주하여 신속히 대처한다.필요한 응급처치가 가능하면 침착하고 신속히 응급처리를 한다.▣ 각 사항에 대한 응급처치 요령1. 호흡이 정지하였을 때환자가 의식을 잃고 호흡이 정지된 경우에는 구강대 구강법으로 인공호흡을 한다.2. 출혈이 심할 때쇼크를 피하기 위해서 상처부위를 패드나 천으로 감싸고 즉시 119로 연락한다.환자를 편안하게 누이고, 피가 흐르는 부위를 신체의 다른 부분보다 높게 하고 계속 눌러주어 지혈을 한다. 지혈대는 사용하지 않는다.3. 산에 의한 화상강한 산 용액이 피부나 의복에 묻었을 경우에는 먼저 많은 양의 물로 충분히 씻고 산이 묻은 부분에 따라 다음과 같이 처리한 후 다시 물로 충분히 씻는다.- 치부 : 묽은(0.1M) 암모니아수 또는 묽은(1%) 탄산수소나트륨의 수용액으로 중화한다.- 눈 또는 입 : 0.1%탄산수소나트륨 수용액으로 씻는다.- 의복 : 0.1M의 암모니아수로 중화한다.4. 알칼리에 의한 화상산과 마찬가지로 많은 물로 충분히 씻고 묻은 부분에 따라 다음과 같이 처리한 후 다시 물로 충분히 씻는다.- 피부 : 0.1% 아세트산 용액으로 중화한다.- 눈 또는 입 : 약 2% 붕산수로 닦는다.- 의복 : 0.1% 아세트산 수용액으로 중화한다.5. 페놀에 의한 화상화상을 입은 곳을 먼저 알코올로 씻고 화상이 심하지 않으면 붕대를 감는다.6. 눈에 약품이 들어갔을 때알칼리가 눈에 들어갔을 때는 붕산 세안 액으로 씻고 산이 눈에 들어갔을 때에는 묽은 탄산수소나트륨 용액을 씻는다. 그런 조치를 한 다음에는 다량의 물로 씻고 지체없이 의사의 검진을 받아야 한다.7. 유독가스를 마셨을 때즉시 앉거나 누워서 깊게 호흡한다. 할로겐을 들이 마셨을 때에는 알코올로 적신 솜뭉치로부터 공기를 흡입한다. 상당한 양을 들이 마셨을 때에는 인공호흡과 산소의 흡입이 필요하며 바로 병원으로 간다.염소가스, 이산화황, 암모니아, 클로로포름, 에테르 등의 유독가스 혹은 휘발성 액체의 증기를 마셨을 경우에는 신선한 공기가 있는 곳으로 옮겨 눕히고 체온이 저하되지 않도록 보온하고 회복할 때까지 안정시킨다.특히, 염소가스를 흡입하였을 때에는 편한 자세에서 맑은 공기로 심호흡을 하고 알코올 증기를 흡입한다.8. 시약에 불이 붙었을 때주위의 모든 전기 전원을 끄고 인화성인 물질과 용매를 먼 곳으로 옮긴다. 알코올이나 아세톤과 같이 물과 잘 섞이는 용매에 불이 붙었을 경우는 물로 소화작업을 해도 좋으나 일반적으로는 이산화탄소 소화기를 사용한다.

공학/기술| 2004.12.28| 2페이지| 1,000원| 조회(1,189)

주의사항, 실험실, 대처방법

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[화공실험] 레이놀즈수의 측정 평가B괜찮아요

레이놀즈 수의 측정1. 실험 목적유체가 관을 통하여 흐르는 모양을 관찰함으로써 흐름에 대한 유체역학적 특성인 층류와 난류 및 임계속도와 열역학적 유사성을 이해하고 Reynolds 수의 개념을 이해한다.2. 실험 이론원관내 유체의 흐름을 관찰하면 흐름의 조건에 따라 두가지 흐름의 모양이 있다. 흐름이 비교적 완만할 때는 유선이 관벽에 평행해서 흐르고 서로 혼합되지 않는다. 이를 층류(laminar flow)라고 한다. 흐름이 빨라져 격해지면 유선이 불규칙하게 되고 서로 혼합된다. 이 흐름을 난류(turblent)라고 한다.두 흐름의 모양은 다음의 무차원군인 레이놀드 수, Re에 따라 나타난다. 유체가 원관내를 흐르는 경유 유체의 변화형태는 임계속도의 판별을 위하여 관의 내경, 유체의 점도, 밀도, 평균 선속도 등에 달려있다. 흐름의 모양은 각종 이동현상에서 중요한 인자이다.여기서, D:관 지름(m):평균 유속(m/sec):유체 밀도 (kg/m3):유체 점도 (kg/m?sec)G:질량 속도 (kg/m2?sec)뉴우턴 유체가 표면이 원활한 긴 관을 통하여 흐를 때 Re가 약 2100보다 적으면 층류가 되고, 4000보다 커지면 난류로 된다.흐름의 모양이 층류일 경우에는 Hagen-Poiseille 식이 성립된다.Hagen-Poiseuille 식에 관하여 풀면,또이므로 다음과 같다.다음식을 구할 수 있다.이 식은 점도의 실험적 측정에 이용되는데, 이 때 길이와 지름을 아는 튜브에서의 압력강하와 부피유량으로부터를 계산하고, 점도를 계산한다. 실제로는 운동에너지 및 입구 영향에 대한 보정이 필요하다.Reynolds 수와 층류-난류 전이매끈한 원관에서 흐름의 양상이 바뀌는 조건을 조사한 결과, 층류가 난류로 바뀌는 임계유속은, 관 지름, 유체의 점도와 밀도, 평균 유속의 네 양에 따라 달라졌다. 이 네양을 하나로 묶으면 다음과 같은 무차원군이 되며, 이 군의 값으로 흐름 양상을 나타낼 수 있다.여기서,: tube 지름,: 액체 평균 유속: 액체 점도,: 액체 동점도: 액체 밀도이 무차원군을 Reynolds수라 한다.이 식으로부터 층류가 난류로 변하는범위가 넓으나 일반적으로,〈 2100 (층류)2100 〈〈 4000 (전이 영역)〉 4000 (난류)점도뉴튼 유체에서는 전단응력이 전단율에 비례하며, 그 비례상수를 점도(viscosity)라 한다.난류-층류 전이 길이관 입구에서부터 경계층이 중심에 도달하여 완전 발달 흐름이 되기까지의 길이를 전이 길이라 한다. 유속은 관의 길이와 관 중심으로부터 반지름방향 거리에 따라 달라지므로, 입구 부분에서의 흐름은 2차원 흐름이다.층류의 경우, 직관에서 최종 속도분포가 완성되기까지의 길이는 대략 다음과 같다.여기서,: 전이길이D : 관의 지름이 식은 Nikuradse가 처음 제안하고, Rothfus와 Prengle이 실험으로 입증했다. 이식에 따르면 관의 내경이 50mm(2in)이고 Reynolds 수가 1500일 때 전이길이는 3.75m(12.3ft)이다.관에 유입되는 유체가 난류이고 관 안의 유속이 임계 유속보다 크면, 전이길이는 Reynolds 수와 거의 무관하며, 관 지름의 40~50배 정도가 된다. 그러나 입구로부터 관 지름의 25배 정도가 되는 지점 이상에서는 속도 분포의 창이가 거의 없다. 내경이 50mm인 관의 경우, 흐름이 난류일 때는 곧은 부분이 2~3m 정도이면 충분하다. 관에 유입될 때는 층류이고 관 안에서 난류가 된다면, 전이길이가 길어져서 관 지름의 100배 정도가 필요하게 된다.Reynolds 수가 작지 않는 한, 난류에서의 전이 길이는 층류의 경우보다 짧다.평균유속 (average velocity)유관을 통한 흐름이 퍼텐셜 흐름이 아니고, 그 전체나 일부가 경계층안에 있어서 전단응력이 존재한다면, 유속와는 단면,에서 각각 위치에 따라 달라질 것이다. 이러한 때에는 국부유속과 평균유속을 구분하여야 하는데,먼저, 유관 단면 중의 미소면적을 지나는 질량 유량은전체 단면을 지나는 전체 질량유량은단면적에서의 전체 흐름의 평균유속는또한,는 유체의 전체 부피유량을 유로의 단면적으로 나눈것과 같은데,즉,⇒; 질량 속도ㆍm는 질량유량이다층류-난류 평균유속층류난류부피유속과 평균유속의 관계(m/s)여기서, V(m3/s) : 부피유속 A(m2) : 단면적유속과 관의 지름과의 관계3. 실험 기구 및 장치매스 실린더, Stop watch, 온도계, 붉은색 잉크4. 실험방법 및 시약제조법1) 수조에 물을 공급하여 항상 일정한 수두를 유지시킨다.2) 유리관 출구의 밸브를 조절하여 최저속이 되도록 하여 정상상태로 흐르게 한다.3) 유속을 메스 실린더와 초시계를 이용하여 측정한다.4) 약간의 잉크를 흐르게 하여 유리관을 통한 그 잉크의 흐름의 모양을 관찰한다.5) 유속을 증가시켜가면서 위의 실험을 반복한다.5. 실험 데이터관의 직경 : 2cm물의 온도 : 15℃ → 물의밀도=0.999, 물의점도=1.1471바퀴1회2회3회평균시간(sec)14″8727″8915″3519″37부피(ml)185145180170잉크흐름층-난-층난-층층-난-층층류1회2회3회평균시간(sec)2″482″292″412″39부피(ml)*************370잉크흐름층-난난난난류2바퀴1회2회3회평균시간(sec)1″161″261″311″24부피(ml)*************487잉크흐름난난난난류4바퀴1회2회3회평균시간(sec)1″441″241″121″27부피(ml)*************527잉크흐름난난층-난난류5바퀴1바퀴2바퀴4바퀴5바퀴시간(sec)19″372″391″241″27부피(ml)17*************유량(㎤/s)8.78573.221199.191202.36유속()2.79182.46381.71382.724.86317.83664.9666.67흐름층류층류층류층류유량 : 물의 부피/시간(sec)ex) 1바퀴일때 유량은= 8.78 이다. 같은 방법으로 유량을 구한다.유속 :이다. q : 부피 유량이다 s : 관의 단면적ex) 1바퀴일때 유속은= 2.79이다. 같은 방법으로 유속을 구한다.레이놀드 수 ()여기서: 유체의 밀도 []: 유체의 점도 [

공학/기술| 2004.12.28| 6페이지| 1,000원| 조회(936)

레이놀즈 수, 측정, 층류, 난류

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[화공실험] 단일구의 침강속도 평가A좋아요

단일구의 침강속도1. 실험목적① 구형의 물체가 중력하에서 액체를 통하여 침강할 때의 현상을 알아본다.② Drag계수의 의미를 이해한다.③ Drag계수의 레이놀드 수와의 Stokes Law 등에 대한 상관관계를 알아본다.2. 실험 이론점성이 있는 유체를 지나는 어떤 고체에 저항과 항력이 생긴다. 유체속을 이동하는 고체물질에 영향을미치는 항력(drag force)은 보통 두가지 요소, 즉 벽전단에 의한 Surface drag와 압력에 따른 Form drag로 이루어져 있다. 이 들은 속도, 유체의 점도와 밀도, 그리고 body density사이에서의 상호 관계를 실험적으로 산출하는 것이 가능하다.구에 대한 수직방향의 힘의 수지는 다음 식과 같다.--------------------- (1)여기서,구가 액체를 통과하면서 낙하할 때 일정 구간이 지나면 종말속도를 유지하게 되는데.이 때 u가 일정하게 되므로이 된다.따라서 위 식은 다음과 같이 표시된다.------------------------ (2)전체 항력에 대한 Drag coefficient를 정의에 의해 다음의 식으로 쓸 수 있으므로------------------ (3)여기서 A는 구의 표면적이 아니고 투명면적(Projected area)이다.식 (2)와 (3)에서는 다음과 같이 된다.---------------------- (4)따라서 구의 침강속도를 알면, Drag계수를 구할 수 있으며, 이 때 Drag계수는 레이놀드 수에 좌우된다.①< 0.1 ～ 1.0의 경우는 Stoke의 법칙을 따르므로------------------------- (5)이 식을 식 (3)에 대입하면,------------------- (6)② 2 < 500------------------------ (7)③ 500 < 2 × 105------------------------ (8)항력(drag force) : 입자와 액체의 상대적 움직임 때문에 생긴다. 항력은 움직임을 방해하는 작용이며, 이동 방향에 평행으로 작용하지만 방향은 반대이다.부력(buoyant force) : 외력과 평행으로 작용하지만 방향이 반대이다.외력(external force) : 중력 또는 원심력Drag Buoyantforce forceGravity force침강 입자에 작용하는 힘항력 계수다시 표현하면여기서 CD : 항력계수 Ap : 투영면적 ρ : 유체밀도 u0 : 유체유속(입자의 Reynolds 수)여기서 Dp : 특성길이 Go : uoρ< 1 stokes 영역< 2 층류2 < 103 전이영역103

공학/기술| 2004.12.28| 8페이지| 1,000원| 조회(1,164)

단일구, 침강속도, 단일구의 침강속도, 글리세린, 힘의수식

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관 부속품들의 마찰손실

관 부속품 들의 마찰손실1. 실험 목적유체수송은 화학공장에서 가장 기본적인 조작이다. 유체역학에서 가장 큰 문제 중 하나는 관 부속품에 대한 압력손실의 계산이다. 이는 소요 동력등의 계산에 있어 중요한 요인이 된다. 유속에 따른 가종 관 부속품에 대한 마찰손실을 측정하므로서 유체수송의 원리인 기계적에너지 수지식의 적용방법 및 관로의 압력손실의 계산방법 등을 습득한다.2. 실험 이론1) 관 부속품의 압력손실비압축성 유체가 흐르는 유로내의 임의의 2개의 단면 간에서 기계적 에너지 수지식은 운동에너지, 위치에너지, 압력에너지, 펌프 등의 외부일, 유체의 점성에 의한 마찰손실의 항으로 나타난다.………………………… (1)여기서,: 기초 면으로부터 높이: 정압: 유속: 유체밀도: 에너지 보정 계수: 중력가속도: 중력 환산인자: 펌프 일: 마찰두(head)손실로 나타내기 위해 각 항을로 나누고 정리하면………………………… (2)를 마찰손실두라 하고 이를 관 부속품들의 입구와 출구에 대한 마찰손실 두에 도입하여로 간단하게 표시한다.2) 각종 부속품들의 마찰손실 두기계적 에너지 수지식을 이용하여 각종 부속품들의 마찰손실 두를 결과 식으로 나타내면 다음과 같다.① 곧은 관길이의 관에 대한 마찰손실 두…………………………………… (3)여기서,: 마찰 손실 수두(m): 압력 수두 차(m): 레이놀즈 수와 관의 거칠음 도에 따른 마찰손실계수(fanning friction factor): 유속(m/s): 관의 상당길이(m): 관의 내경(m)② 급격 확장관………………………… (4)③ 급격 축소관………………………………………………… (5)여기서는 다음의 표와 같이 관 단면적의 비에 따른 관 축소손실계수이다.00.10.20.30.40.60.81.00.500.460.410.360.300.180.060또는일 때일 때………………………… (6)④ 굽은 관흐름의 방향을 바꾸기 위해 45° 또는 90°의 각이 진 관을 사용한다. 이 때의 마찰손실두는 다음과 같다.………………………………………………… (7)여기서는 관의 구부러진 각도와 지름에 따라 결정되는 굽은 관의 마찰손실계수이다.⑤ 밸브흐름의 양을 조절하기 위해 각종 밸브를 사용한다. 이 때의 마찰손실 두는 다음과 같다.………………………………………………… (8)여기서는 밸브의 종류와 열려진 상태에 따라 결정되는 밸브의 마찰손실계수이다. 전형적인 밸브에 대한는 다음의 표와 같다.ValveGlobe valve, fully open10.2Gate valve, fully open0.2Gate valve, half open5.62) 압력 측정 부① piezometer 물 마노미터로 관 부속품의 압력손실을 측정할 경우 Bernoulli 식을 이용하여 piezometer 물 마노미터 높이 측정값으로부터 압력을 두로 계산하면…………………………………… (9)이므로…………………………………………… (10)piezometer의 관의 정압은…………………………… (11)……………………………………………… (12)가 되어 압력 두는가 된다.∴② 수은 마노미터로 관 부속품의 압력 두를 측정할 경우………………………… (13)……………………………………… (14)이 식을 물의 밀도로 나누고 정리하면……………………………………… (15)∴(1) 관내에서의 유속관 속으로 유체가 흐를 경우 흐르는 방향에 직각인 임의의 단면으로 단위시간에 흐르는 유체의 양을 유량(Q)[m3/h]이라 하고, 이를 유로의 단면적(A)[m2]으로 나눈 값을 유체의 평균유속()[m/s]이라 하며, 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.(1)여기서 ,Q[l/h]를 flow meter에 의한 유량으로서 식 (2)와 같이 나타낼수 있다.(2)식 (1)에서 각관에서 물의 유속을 나타내면 식 (3)～(7)로 나타낼 수 있다.(3)(4)(5)(6)(7)식 (3)～(7)에서 첨자은 관의 크기를 표시한다.(2)레이놀즈 수원관에 유체가 흐르는 경우 관의 내경 D[m], 평균유속[m/s], 유체의 밀도 ρ[kg/m3]를 곱한 값과 점도 μ[kg/m?s]와의 비의 값으로 유체의 상태를 나타낼 수 있으며, 이를 레이놀즈수 (Reynolds number, NRe ]라 하며, 식 (8)과 같이 나타낼 수 있다.(8)여기서,는 T[℃]에서 물의 동점도 [m2/s]를 나타내며, 표에서 구한다. 식 (8)에 각관에서 레이놀즈 수를 나타내면 식 (9)～(13)과 같다.(9)(10)(11)(12)(13)(3)직원관에서의 두손실직원관 내에서 관벽과의 마찰을 계면 마찰 (skin friction)이라 하며, 이 두손실의 크기는 흐름의 상태에 따라 현저히 달라진다. 그림 4-38과 같이 내경 D[m]인 수평관을 밀도 ρ[kg/m3], 점도[kg/m?s]의 비압축성 유체가 평균유속[m/s]로 흐를 경우 거리 L[m]의 ①～②구간에서 두손실 F [kgf ?m/kg] 크기에 대하여 층류인 경우 식 (14)와 같이 Hagen poiseuillie 식이 성립한다.(14)난류인 경우 두손실 F 는 식(15)와 같이 Fanning 식이 성립한다.(15)여기서, f는 마찰 계수로서 NRE의 함수이며, 관벽면의 거친정도(조도 roughness)에 따라 달라진다. 식 (15)에서 마찰계수 f를 각관에 대하여 나타내면 식 (16)에서 (20)과 같이된다.(16)(17)(18)(19)평활관(유리관, 동관, 황동관, 연관)에 대하여 마찰계수를 실험식으로 구할 수 있는데 식(20)과 (21)에 각각 Karmen 식과 Nikurade 식을 나타내었다.(20)(21)조면관 (강관, 주철관)에 대해서는 식 (22)와 같이 나타낼 수 있다.(22)NRE> 4000인 경우 NRE 와 상대조도 (relative rouhgness) ε/D 의 함수로 식 (23)과 같이 나타낼 수 있다.(23)관의 종류에 따라 관의 조도에 대해서 표 4-4에 나타내었다. NRE

공학/기술| 2004.12.28| 12페이지| 1,000원| 조회(1,297)

레이놀즈수, 마찰손실, 관 부속품, 압력손실, 관내의 유속

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