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he= feㆍ V/2g = (1/Ce -1) ㆍV2/2g
(Ce : 수축계수(수축계수))
▷유량측정(예 : 벤츄리미터, 오리피스미터 플랜지 등등)
(1)벤츄리 미터의 유량측정
벤츄리미터 입구부 단면 1과 목부 단면 2에서의 지름과 평균 유속을 각각 , 그리고 , 라 하고 관의 밀도가 이면 각 단면에 세운 압력계를 통해 (압력차이)를 읽고 에너지 손실이 없는 비압축성 유체의 무마찰 흐름이라고 가정하면 베루누이 방정식이 또한 식 (1)과 같이 성립한다.
(1)
(2)
(3)
=관 지름 = 벤츄리 미터 목 지름 =지름비
식(1)과 (3)로부터 에 관해 풀면
(3)
여기서 는 압력차이고 D1은 벤츄리미터 입구부 단면 1에서의 관경, D2는 목부 단면 2에서의 단면적이다.
벤츄리계수-
비압축성 유체의 무마찰 흐름에는 위의 식을 그대로 적용할 수있다. 그러나 지점 1과 2점 사이의 벽 마찰을 고려한다면 실험 상수 를 도입하여야한다. 실제유체의 흐름에 있어서는 유체의 점성으로 인한 에너지의 손실이 있을 뿐 아니라 각 단면에서 유속분포가 균일하지 않으므로 실제 유량보다 약간 작은 유량이 계산된다. 따라서 식 (5)로 계산된 유량에 유량계수 를 곱한 것이 실제유량이 된다. 즉,
(6)
값은 벤츄리미터의 종류나 유량의 크기에 따라 약간의 차이가 있으나 대략 0.92～0.99의 값을 갖는다.
관의 지름이 2-8inch 관의 가 약 0.98정도이고 보다 큰 관에서는 0.99정도이다.
이때의 질량 유량과 부피 유량은 다음과 같다.
(1)오리피스 미터(Orifice Meter) 의 유량측정
오리피스 미터 입구부 단면 1과 목부 단면 2에서의 지름과 평균 유속을 각각 , 그리고 , 라 하고 관의 밀도가 이면 각 단면에 세운 압력계를 통해 (압력차이)를 읽고 에너지 손실이 없는 비압축성 유체의 무마찰 흐름이라고 가정하면 베루누이 방정식이 또한 식 (1)와 같이 성립한다, 그리고 그때의 q를 부피유량이라고 생각할수 있다.
하지만 비압축성 유체의 무마찰 흐름에는 위의 식을 그대로 적용할 수있다. 그러나 지점 1과 2점 사이의 벽 마찰을 고려한다면 실험 상수 를 도입하여야한다. 실제유체의 흐름에 있어서는 유체의 점성으로 인 한 에너지의 손실이 있을 뿐 아니라 각 단면에서 유속분포가 균일하지 않으므로 실제 유량보다 약간 작은 유량이 계산된다. 따라서 위의식으로 계산된 유량에 유량계수 를 곱한 것이 실제유량이 된다. 즉,
오리피스 계수-
값은 실험에 의해 측정해야 하는데, 와 레이놀드 수의 변화에 따라 상당히 달라진다. >30,000 에 서는 가 거의 일정하고 와 무관하기 때문에 위의 식들을 쓸때 상당히 유용하다. 이러한 조선에서 플랜 지 탭과 베나 콘트랙타 탭일 때의 는 0.61이라고 생각하면 된다. 실제 프로세스에서는 가 0.20- 0.75 의 범위를 가지고 있으며 가<0.25이면 라고 생각할수 있다.
< 오리피스 계수 >
5. 참고 문헌
1 『http://water.skku.ac.kr/lab_homepage/lectures/fluid-exp/5.hwp』
2 『http://www.fineman.pe.kr/교수학습자료실』
3 『http://www.safetyglobal.co.kr/html/law/ms15.htm』
4 『http://www.plantech.or.kr/tech/A6-2-4.hwp』
5 『http://contents.edu-i.org/gongmo/2001/sunnyson/images/basic-3.htm
6 『단위조작』- Warren L.McCabe,Julian C.Smith,Peter Harriott-6th edition
32-34p.78-80p,48p,214-218p