관수로 마찰손실 공식

관수로 마찰손실이란

관수로 마찰손실은 물이 관 벽과 마찰하며 잃는 수두, 곧 손실수두다.

관이 가득 차서 흐르는 관수로에서 이 손실을 구하는 것이 핵심이다.

손실수두는 관 길이에 비례하고 관경에 반비례한다.

이 값으로 관경과 펌프 양정을 정하는 기본 계산이다.

두 식의 비교

두 식의 핵심 차이는 마찰계수의 성질이다.

Darcy-Weisbach 식은 이론식이고, f 는 레이놀즈수와 상대조도의 함수다.

Hazen-Williams 식은 경험식이고, C 는 관 재질과 노후도에 따라 달라진다.

C 는 레이놀즈수와 무관해 계산이 간단하지만 물의 흐름에만 적용된다.

Hazen-Williams 유량식

Hazen-Williams 식을 유량식으로 바꾸면 Q = k C D^a I^b 꼴이 된다.

관경 D 의 지수 a 는 2.63, 동수경사 I 의 지수 b 는 0.54다.

상수 k 는 단위계에 맞춰 정한다. 유량은 C 에 비례한다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 감점되는 부분을 짚어 본다.

f 를 C 와 같은 개념으로 보면 틀린다. f 는 레이놀즈수의 함수이고 C 는 관 재질 상수다.

Hazen-Williams 식은 물, 상온, 보통 유속에서만 쓴다.

지수 a 와 b 를 뒤바꿔 쓰면 채점에서 감점된다.

정리

관수로 마찰손실은 손실수두를 유속과 관경, 관 길이로 나타낸 식이다.

정밀 계산은 Darcy-Weisbach 식, 실무 간편 계산은 Hazen-Williams 식을 쓴다.

설계 실무에서는 관 노후도와 C 값 선택이 핵심이라는 점을 기억한다.