오리피스 벤츄리 Up
오리피스 벤츄리
오리피스 벤츄리
1. 실험명
3가지 형태의 유량계
2. 실험 목적
-관내를 흐르는 유체가 갑자기 관로가 축소되는 지점을 흐를 때 일어나는 속도증가, 압력감소 등을 측정하여 유속과의 상관관계와 유속변화에 따른 orifice 관의 수두를 측정하여 축소 및 orifice의 유출계수, venturi 계수를 구하여 유체흐름 특성을 이해하고자 한다.
3. 이론적 배경
(1) 베르누이(Bernoulli) 방정식
`베르누이`
네델란드 그로닝겐 출생. 베르누이가의 요한 베르누이의 아들이다. 1725년 상트페테르부르크대학 교수가 되었으며, 이어 1733년 바젤대학 실물학 해부학 교수를 거쳐 1750년 물리학 교수가 되었다. 확률론 연구등 수학 분야의 업적도 있지만, 물리학 분야에서의 공헌이 크다.
(2) 관 오리피스(Orifice)
오리피스란
관내 흐름을 교축(유동단면적을 급속히 축소)시켜주기위한 도구. 관내 흐름의 유량제어 또는 차압(감압)시키는데 사용된다. 유량의 조절 측정 등에 사용되며, 가공하기 쉬워 보통 원형으로 만든다. 지름 D인 유관 도중에 관의 지름 d(D＞d)의 오리피스를 삽입하면, 그 직후에서 유속이 변화하여 압력이 떨어진다. 오리피스의 바로 앞과 직후에서의 유체의 압력차를 검출함으로써 유량을 구할 수 있으며 그것을 모니터로 하여 유량을 조절할 수도 있다. 오리피스 유량계는 제작이 쉽고 가격이 저렴한 장점이 있으나 배관의 압력 손실을 많이 일으키는 단점이 있다.
오리피스의 배경이론
유체의 유량측정에 사용되는 오리피스는 유체가 지나갈 수 있는 구멍이 있으며 판의 구멍은 하류 쪽으로 비스듬하게 만든다. 오리피스를 지날 때 흐름의 단면이 줄어들면 속도두가 증가하는 동시에 압력두가 감소하는데 이것은 마노미터로 측정한다. 오리피스 구멍을 통과할 때 유체의 흐름은 하류쪽이 분리되어 제트모양을 한다. 오리피스는 매우 간단하고 쉽게 장치할 수 있으나 동력손실이 크다. 이것은 하부와류흐름 때문이다. 제작이 용이하고 값이 싸고 정확도가 커서 많이 사용한다.
유체가 흐르는 관의 가장 좁은 부분 축류부, 오리피스 상류의 한 점에 마노미터를 연결하여 압력강하의 크기를 측정하여 이로부터 유량을 구한다. 흐름의 축소가 시작되는 점과 축류부 사이에 두손실이 없는 것으로 하고 유체는 액체가 가정을 하여 Bernoulli정리를 적용하면
- (1)
에서 ∑F = 0, W = 0, z1 = z2 (수평관) 이다.
∴
- (2)
원관의 단면적을 A1, 축류부의 단면적을 A2라면 비압축성 유체에서는 밀
도가 일정하므로 연속의 식으로부터 A1 = A2가 된다. 그러나 실
제로 축류부의 단면적 A2을 알기는 불가능하므로 오리피스의 단면적 A0와
근사적으로 같다고 가정하고 정리하면
=
- (3)
여기서 을 개구비(open ratio)라고 하며,
m
=
A0
=
(
Do
)
2
- (4)
A1
D1
이 된다. 식 (2)에서 를 소거하면 축류부에서 평균 유속 는
=
=
[m/s]
- (5)
그런데 실제로는 오리피스에서도 마찰 손실이 있으므로 속도는 보다 작을 것이다. 또, 단면적 A2와 A0는 엄밀히 말해서 다르다. 따라서 오리피스에서의 유속 u0를 구하기 위해서는 이들을 종합하여 고려한 유출 계수(discharge coefficient) C0를 사용하여 보정해준다.
=
=
[m/s]
- (6)
유출 계수는 일반적으로 오리피스에서의 레이놀즈수()와 개구비의 함수가 되며 이 관계를 예리한 오리피스에 대하여 그림 1에 나타내었다.
그림 1. 오리피스 계수
(Re.No.)가 30,000을 넘으면 Co는 약 0.61 의 일정한 값이라는 것을 알 수 있다. 한편 오리피스에 설치된 마노미터 읽음(manometer reading)이 R 이라면 압력차(Δp)를 구하여 식
Δp
=
Pa - Pb
=
(
g
)
Rm
(
ρ
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=17035918&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 16 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 오리피스 벤츄리
파일이름 : 오리피스 벤츄리(2).hwp
키워드 : 오리피스,벤츄리
자료No(pk) : 17035918
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