유량측정법

유량측정법의 정의

유량측정법은 관로나 덕트를 흐르는 유체의 단위 시간당 체적 또는 질량을 재는 방법이다.

체적유량은 단면적 A에 평균유속 v를 곱해 구한다.

질량유량은 여기에 밀도 ρ를 곱해 구한다. 단위는 kg/s다.

측정 구성 요소와 원리

측정 신호는 검출부, 변환부, 지시·기록부를 차례로 거쳐 화면에 나타난다.

검출부는 유체 흐름을 물리량으로 바꾸고, 변환부는 이를 전기 신호로 바꾼다.

차압식의 기본 원리는 베르누이 정리다. 교축부 목 전후의 차압을 재서 유속을 구한다.

차압식 계산 예제

차압식 예제로 물의 유량을 구해 보자. 값은 가상의 값이다.

관 내경 0.10 m, 오리피스 직경 0.05 m, 차압 20 kPa, 물의 밀도 1000 kg/m³이다.

지름비 β는 d를 D로 나눈 0.5이고, β의 4제곱은 0.0625다.

제곱근 항은 약 6.53 m/s가 되고, 여기에 단면적과 Cd를 곱한다.

그 결과 체적유량은 약 7.8 L/s, 즉 약 470 L/min이다.

헷갈리는 측정 원리

앞 문제의 정답은 2배다. 차압이 4배가 되면 유량은 4의 제곱근인 2배가 된다.

차압식은 교축 전후 차압으로 유속을 구해 유량으로 환산한다.

피토관은 전압과 정압의 차인 동압으로 속도를 구한다. 전압은 동압과 정압의 합이다.

열선풍속계는 방향을 알 수 없어 방향 판이 필요하다. 정온도형이 많이 쓰인다.

정리

유량측정법은 단위 시간당 통과량을 재는 방법이다. 차압식은 베르누이 정리에 근거한다.

시험에서는 측정 원리와 장단점을 비교하는 문제가 자주 나온다.

차압식은 구조가 단순하지만 압력 손실이 크고 저유량 정밀도가 떨어진다.

측정 대상과 정확도 요구에 맞는 방식을 골라야 한다.