소개글
"면적식 유량계 유량 측정 실험 분석"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적 및 배경
1.1. 유량계의 이해
1.2. 차압식 유량계 - 오리피스 미터와 벤츄리 미터
1.3. 축류 현상과 공동 현상
1.4. 레이놀즈 수와 베르누이 원리
2. 유량계의 원리
2.1. 베르누이 방정식
2.2. 연속 방정식
2.3. 축소 계수
2.4. 배출 계수
3. 실험 장치 및 방법
3.1. 오리피스 미터와 벤츄리 미터
3.2. 실험 절차
4. 결과 및 고찰
4.1. 축류 현상 및 압력 손실 분석
4.2. 축소 계수 및 배출 계수 계산
5. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적 및 배경
1.1. 유량계의 이해
유량계(Flowmeter)는 유체의 유량을 측정하는데 사용되는 기계를 말한다. 유량이란 단위 시간당 일정한 면적의 단면을 통과하는 유체의 양을 의미하며, 체적 유량과 질량 유량으로 나뉜다. 체적 유량은 단위 시간당 일정한 면적의 단면을 통과하는 유체의 체적을 의미하고, 질량 유량은 그 유체의 질량을 의미한다.
유량계는 일반적으로 체적 유량계(Volumetric flowmeter), 질량 유량계(Mass flowmeter), 차압식 유량계(Differential pressure flowmeter)가 자주 사용된다. 체적 유량계는 유체의 체적 유량을 측정하는 유량계로, 전자기 유량계, 터빈 유량계, 초음파 유량계 등이 해당된다. 질량 유량계는 유체의 질량 유량을 측정하는 유량계로, 코리올리 유량계 등이 해당된다. 마지막으로 차압식 유량계는 유체가 흐르면서 생기는 차압을 이용해 유체의 유량을 측정하는 유량계를 말한다. 차압식 유량계는 대부분의 유체에 사용할 수 있고 내구성도 크며, 고온, 고압에도 잘 견딜 수 있는 장점이 있다. 대표적인 차압식 유량계에는 오리피스 유량계와 벤츄리 유량계가 있다.
1.2. 차압식 유량계 - 오리피스 미터와 벤츄리 미터
차압식 유량계 - 오리피스 미터와 벤츄리 미터는 유체의 유량을 측정하는 대표적인 차압식 유량계이다. 오리피스 미터는 관의 중간에 얇은 판으로 된 오리피스 플레이트를 설치하고 이를 통과할 때 나타나는 압력 차를 이용해 유량을 측정한다. 벤츄리 미터는 관의 중간에 직경이 좁아졌다가 다시 넓어지는 벤츄리 관을 설치하여 이 부분의 압력 차를 측정함으로써 유량을 구한다. 두 유량계 모두 베르누이 원리에 따라 작동한다.
오리피스 미터는 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 액체, 기체, 증기 등 다양한 유체에 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 고형물이 포함된 유체의 유량 측정이 어렵고 압력 손실이 크다는 단점이 있다. 반면, 벤츄리 미터는 압력 손실이 적고 고형물이 포함된 유체의 유량 측정이 가능하다. 그러나 오리피스 미터에 비해 가격이 비싸고 유량 범위 조절이 어려운 단점이 있다.
오리피스 미터와 벤츄리 미터에서는 공통적으로 축류 현상이 나타난다. 유체가 관을 통해 흐르다가 좁은 영역으로 들어갈 때 유체의 단면적이 최소화되는 지점이 생기는데, 이 현상을 축류라고 한다. 축류가 발생하면 유선이 수축되고 유속이 최대가 된다. 이러한 축류 현상은 유량 측정에 영향을 미치므로 축소 계수를 이용하여 보정해야 한다.
또한 오리피스 미터와 벤츄리 미터에서는 압력 손실로 인한 배출 계수 감소 현상이 나타난다. 실제 유량은 이론적으로 계산된 유량보다 작은데, 이는 유체의 흐름에서 발생하는 압력 손실 때문이다. 배출 계수는 실제 유량과 이론적 유량의 비로 정의되며, 1보다 작은 값을 가진다. 압력 손실이 클수록 배출 계수는 감소하게 된다.
따라서 오리피스 미터와 벤츄리 미터를 이용한 유량 측정에서는 축류 현상과 압력 손실로 인한 오차가 발생하므로, 이를 보정하기 위해 축소 계수와 배출 계수를 고려해야 한다. 이를 통해 보다 정확한 유량 측정이 가능하다.
1.3. 축류 현상과 공동 현상
축류 현상은 유체가 관을 통해 흐르다가 넓은 영역에서 좁은 영역으로 들어갈 때 관성으로 인해 유체의 단면적이 최소화되고 유체가 수축하면서 유출되는 현상이다. 이때 유선은 유체가 들어온 좁은 ...
참고 자료
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쉽게 알아보는 공학 이야기 2 – 유체역학, 2018년 7월 13일, http://news.samsungdisplay.com/15179
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2024 단위 조작 이론 및 실험1 실험노트 13~17p
MSDS
네이버 지식백과 물리학백과 ‘공동현상’
최홍석⦁박형민, 2022, ‘액체의 공기포화도가 벤츄리관에서의 캐비테이션 발생에 미치는 영향’, 454p
