소개글
"로터미터 보정 결과 분석"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 유량 측정 방법
2.1. 직접적 방법
2.2. 간접적 방법
3. 유량계의 종류
3.1. 오리피스
3.2. 벤투리미터
3.3. 노즐
3.4. 전자기식 유량계
3.5. 초음파식 유량계
3.6. 터빈형 유량계
3.7. 와류 유량계
3.8. 직사각형 위어
3.9. 로터미터
4. 로터미터의 이론
4.1. 부표와 힘의 균형
4.2. 유량과 부표 위치의 관계
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 실험 결과 분석
8. 결론
9. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
유량을 측정하는 일은 제조 프로세스를 조절하고 원활히 운전하는 데 있어서 가장 근본적인 요건이다. 특히 화학공장에서는 기체, 액체의 유량의 측정이 중요하다. 유량 측정 방법은 크게 직접적인 방법과 간접적인 방법으로 구분할 수 있다. 직접적인 방법은 주어진 시간 동안의 흐름의 양 (체적 또는 중량)을 실제로 측정하는 방법이다. 반면 간접적인 방법 중 하나는 유량과 직접 관련이 있는 압력의 변화(또는 다른 변수)를 측정하는 방법이다. 벤투리미터(venturi meter), 오리피스(orifice), 노즐(flow nozzle)은 모두 간접적으로 관로 내의 유량을 측정하는 기구이다. 위어(weir)는 개수로에서의 유량을 간접적인 방법으로 구하는 장치이다. 또 하나의 간접적 측정 도구로는 전자기식 유량계(electromagnetic flow meter)를 들 수 있다. 이 기기는 도체가 자기장 내를 움직일 때 전압이 발생한다는 원리를 이용하여 작동한다. 그 외의 유량 측정 방법으로는 속도-면적 적분법(velocity-area integration)이 있다. 속도-면적 적분법은 관 내의 흐름의 속도가 대칭형일 때 방사 방향의 속도 분포를 알면 관 내의 체적 유량을 구할 수 있다. 본 실험에서 사용한 로터미터는 압력강하를 일정히 유지시키는데 필요한 유로의 면적변화를 측정하여 유량을 알 수 있다.
2. 유량 측정 방법
2.1. 직접적 방법
직접적 방법은 주어진 시간 동안의 흐름의 양(체적 또는 중량)을 실제로 측정하는 방법이다. 이는 시간 동안 흘러나온 유체의 양을 직접 계측하여 유량을 구하는 방식이다. 예를 들어 수조에 유체를 받아 그 양을 측정하거나, 칭량을 통해 중량을 측정하는 방식이 이에 해당된다. 직접적 방법은 단순하고 직관적이어서 유량 측정의 기본이 되는 방식이지만, 실험 과정에서의 오차나 시간 측정의 어려움 등의 단점이 있다. 따라서 직접 유량을 측정하는 것보다는 간접적 방법을 통해 유량을 계산하는 것이 일반적으로 더 정확하고 편리한 방법으로 활용된다.""
2.2. 간접적 방법
간접적 방법은 유량과 직접 관련이 있는 압력의 변화(또는 다른 변수)를 측정하는 방식이다. 벤투리미터(venturi meter), 오리피스(orifice), 노즐(flow nozzle)은 모두 간접적으로 관로 내의 유량을 측정하는 기구이다. 위어(weir)는 개수로에서의 유량을 간접적인 방법으로 구하는 장치이다. 또한 전자기식 유량계(electromagnetic flow meter)도 간접적인 유량 측정 도구에 해당한다.
오리피스는 유체 흐름의 중앙 단면을 축소하여 놓은 개구부로, 오리피스의 기하학적 특성과 유체의 성질을 알면 오리피스를 유량 측정에 사용할 수 있다. 오리피스에서는 지속적으로 유선이 오리피스 판의 직하류에 밀집하기 때문에 최소 단면적이 오리피스의 면적보다 실제로 더 좁다. 이 최소 단면적과 오리피스의 면적의 비를 축소계수라고 한다.
벤투리미터는 오리피스와 같은 원리로 작동하지만, 오리피스보다 손실 수두가 훨씬 작다. 유로를 유선형으로 만들어 손실 수두를 줄이므로, 최소 단면을 지난 후의 추가적인 단면 축소가 발생하지 않는다. 따라서 수축 계수는 1의 값을 가진다.
노즐은 오리피스에 비해 마모의 위험이 낮다는 이점이 있다. 압력 측정점을 배치할 경우 노즐의 흐름계수는 벤투리미터의 흐름계수와 거의 같다. 그러나 노즐의 총 손실 수두는 오리피스의 경우와 비슷하다.
전자기식 유량계는 흐름 내에 일종의 장애물을 설치하지 않고, 막히기 쉬운 압력 측정점도 필요하지 않은 기기이다. 기본 원리는 자기장 내를 움직이는 도체가 기전력을 발생시킨다는 것이다. 일정한 전도도를 갖는 액체가 전극 사이에 전압을 발생시키며, 이를 이용하여 유량을 측정할 수 있다.
위어는 액체가 흐르는 개수로 내의 장애물로, 위어의 유량은 위어의 형상과 위어에서의 수두의 함수이다. 위어의 기본적인 유량식은 월류 수두 전체에 걸쳐 적분하여 구할 수 있다.
3. 유량계의 종류
3.1. 오리피스
오리피스는 유체 흐름의 중앙 단면을 축소하여 놓은 개구부이다. 오리피스의 기하학적 특성과 유체의 성질을 알면 오리피스를 유량 측정에 사용할 수 있다. 지속적으로 유선이 오리피스 판의 직하류에 밀집하기 때문에 최소 단면적은 오리피스의 면적 A0보다 실제로 더 좁다. 제트의 축소 단면, 즉 베나 콘트랙타라고 부르는 최소 단면적과 오리피스의 면적의 비인 축소계수는 Aj = CcA0와 같다. 여기서 Cc는 축소계수이다.
오리피스는 단순하면서도 정확한 유량 측정기구이다. 그러나 오리피스의 경우, 손실 수두가 상당히 크다. 오리피스와 같은 원리로 작동하나 오리피스보다 손술 수두가 훨씬 작은 기구가 벤투리미터이다. 이러한 장점으로 인해 오리피스 대신 벤투리미터가 ...
참고 자료
Clayton T.Crowe, Donald F.Elger, John A.Roberson, 유체역학, WILEY, 한티 미디어, 8th ed. (2007) p.583-584
Clayton T.Crowe, Donald F.Elger, John A.Roberson, 유체역학, WILEY, 한티 미디어, 8th ed. (2007) p.584-601
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문성수 외 지음, 유체역학(정설), 기전연구사(2006), p.156
Clayton T.Crowe, Donald F.Elger, John A.Roberson, 유체역학, WILEY, 한티 미디어, 8th ed. (2007) p.64-65
유량계 [流量計, flow meter, Strömungsmesser] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화)
유량계 [flowmeter, 流量計] (두산백과)
면적식 유량계 [area``1` flowmeter, 面積式-] (센서용어사전, 2011. 1. 20., 일진사)
로터미터 [rotameter, Rotamesser] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화)
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