가변유량 밸런싱밸브(VWV1)의 성능검토

목차

1. 실험 목적
2. 기본 이론
* 제작자 교정표의 검토
* 가변유량 밸런싱밸브 성능오차의 결정
3. 실험 순서
4. 실험결과
5. 결과 및 고찰

본문내용

제작자 교정표의 검토
Fig. 2-7은 구경 1/2 inch VWV에 대하여 제작자가 제시한 교정표를 보여준다. 그림상단에 표시된 P는 밸브의 열림도를 나타내며, 그 수치가 커질 수록(05→40) 수축부가 넓어짐을 뜻한다. Kv[m3/h]는 오리피스 양단의 압력차이가 1bar(≡105Pa)인 경우의 유량을 나타낸다. Zeta는 식 (2-23)에서의 가변오리피스계수 Y에 해당되며 제작자의 실험에 의하여 구하여진 것이다. 그림의 하단은 압력차 P≡(P1- P2)와 유량 Q와의 관계를 보여주며 log-log그래프에서 아래 식과 같이 직선으로 타나낸다.
(2-29)
각각의 열림도에서 직선의 기울기가 동일하므로 이 선도의 모든 직선은 평행하게 그어진다.
* 가변유량 밸런싱밸브 성능오차의 결정
본 실험의 목적은 밸브사용자가 제작자의 교정표를 믿고 유량을 추정할 때 얼마의 오차를 갖는 가를 정량적으로 규명하는데 있다. 따라서 본 실험에서는 특정 열림도(P)의 경우에 유로에 유체를 통과시키면서 밸브양단의 압력차를 측정한다. 동시에 측정된 압력차에 의거하여 Fig. 2-7의 성능곡선에서 읽은 Qread와 체적유량계로 측정된 유량 Qact를 비교한다.
마지막으로 이 밸브의 성능오차 ε를 아래의 식으로 구한다.
(2-30)
3. 실험 순서
① 실험장치의 밸브중에서 V2, V5과 V13 만을 열고 펌프1로 부터의 순환수가 가변유량 밸런싱밸브(VWV1)를 통과하게 한다.
② 예정된 밸런싱밸브의 열림도(22)를 설정한다.
③ 유량계로부터 압력차이 P와 유량 Qread를 읽어 Table 2-10에 기록한다.
④ 한 열림도에 대해 유량을 변화시켜 가면서 3번 반복하여 실험한다.
⑤ VWV1의 열림도를 22와 25로 변경시키면서 ④～⑤과정을 실시하여 Table 2-10에 기입한다.
⑥ 식 (2-30)에 의하여 성능오차 ε를 구하고 Table 2-10을 완성한다. 표에서 t 및 q는 t초 동안 체적유량계를 통과한 유량이다.
4. 실험결과
열림도
압 력 계
체 적 유 량 계
오 차
PTap3 [kPa]
PTap4 [kPa]
ΔPTap3-4 [kPa]
[lpm]
t [s]
q [l]
[lpm]
ε[%]
25
241.4
229.6
11.8
13.33
12.37
5
25.45
47.6
235.5
213.5
22.0
16.17
13.34
5
23.59
31.45
182.4
170.2
12.2
13.67
15.97
5
19.71
30.64
5. 결과 및 고찰
오차를 보면 약 30~47% 정도의 큰 오차가 발생하였다. 오차가 거의 발생하지 않는다면 제작자 교정표를 100% 신뢰할 수 있을 것이다. 그러나 제작자의 교정표 또한 20∼30% 정도의 오차가 발생하고, 이러한 제공되는 교정표를 그대로 신뢰해서는 안 될 것이다. 자기에 맞게 자신의 교정표를 사용하는 과정을 거쳐야만 신뢰성을 가지고 사용할 수 있는 것이다. 이번 성능검토에서는 오차가 30∼47% 정도가 발생하였는데 더욱 정확한 성능검토를 위해서는 몇 가지 사항이 보완되어야 한다. 먼저 유량계를 이용하여 구한 유량 또한 앞서 언급한 것처럼 유량계의 수치가 정확하다는 가정하에 실험을 하였기 때문에, 많은 교정 데이터를 통한 유량계의 보정을 행한 후에 성능검토를 해야 할 것이다. 유량계 교정에서 오차가 6∼8%로 발생한다고 해서 무시하였지만, 정밀한 실험을 위해서는 꼭 선행되어야 한다. 두 번째로는 측정시 제작자 교정표는 압력에 따라서 변하는데 압력 측정 시 변동이 심하였기 때문에 측정 시간의 기준을 둔다던가, 실험 횟수를 증가시켜 평균값을 구할 필요가 있다. 이러한 두 가지 사항을 더욱 보완하여 성능검토를 행한다면, 보다 정확한 실험이 될 것이다.

키워드

가변유량 ,   밸런싱밸브 ,   선도,   실험,   교정표,   밸런싱밸브,   VWV1,   성능검토