펠톤 충동 터빈의 성능 측정 , 원심펌프의 성능측정, 3가지형태의 유량계

소개글

펠톤 충동 터빈의 성능 측정 , 원심펌프의 성능측정, 3가지형태의 유량계에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

이 벤츄리미터에서는 두 단면의 압력차를 측정함으로써 유량을 측정하게 되는데 아주 정확하게 유량을 측정할 수 있는 방법중의 하나로 알려져 있다.
벤츄리미터는 다음에 설명될 노즐이나 오리피스와 같이 판의 단면에 축소부분이 있어서 유체를 그 단면에서 가속시킴으로써 압력강하를 일으키게 하여 유량을 계측할 수 있다.
그래서 베르누이 장애물형 유량계 (Bernoulli Obstruction-type meters)라고 한다.
벤츄리미터를 이용하여 어떤 관에서의 유량을 측정하고자 할 때에는 이 벤츄리미터는 유동상태가 충분히 안정된 관의 부분에 설치하여야 한다. 즉 벤츄리미터가 설치된 바로 전방에 관의 연결부분이나 만곡부 등이 있게되면 유량측정에 큰 오차를 가져오는 수가 많게 되므로 주의해야한다. 입구 측의 단면과 목(throat)과의 압력차는 시차압력 마노미터로 직접 읽을 수 있으며 두 점 사이에서의 손실을 무시하면 쉽게 베르누이 방정식을 적용시킬 수 있게 된다. 이때에 구한 속도는 이론값이 되지만 손실계수를 미리 알아서 곱해주면 실제속도를 구할 수 있다.
2) 오리피스(Orifice)
물을 유출시키는 구멍으로 오리피스라 한다. 오리피스에서 단면이 날카롭게(오리피스 끝이 날카로운 이유 : 유체와의 접촉 면적을 최소로 하여 마찰손실을 줄이기 위한 것이다.) 분출하는 유체의 제트는 오리피스 단면을 지난 다음에 약간의 수축을 일으킨다. 이때 비압축성 유체의 흐름에 대하여 베르누이 방정식을 그림에서와 같이 직경 D의 파이프에서 유동이 직경 d의 장애물을 통하여 흐르는 일반적인 유동장애에서 중요한 파라메터는 =D2/D1이다.
베나 콘트랙타(Vena Contracta)의 직경이 D2 (유리관속을 물이 정상류로 흐를 때 단면 Ⅰ과 Ⅱ의 각각의 유적을 A1, A2 평균유속을 V1, V2 라고 하면 단위시간에 단면 Ⅰ를 지나는 유량은 A1 V1 이고 단면 Ⅱ를 지나는 유량은 A2 V2 이다. 단면 Ⅰ과 Ⅱ사이의 체적은 불변이고, 물은 비압축성으로서 연속하여 흐르므로 단면 Ⅰ를 통과한 물은 단면 Ⅱ로 통과해야 한다. 즉, 도중에 물이 유출하거나 유입하지 않는
정상류에서는 각 단면의 유속은 그 유적에 반비례하여 일정 유량을 갖는 것이다. 이것을 정상류의 연속성(Continuity of Flow)이라 하고 관계식을 연속 방정식(Equaion of Continuity)이라고 한다.)
상기의 식에서 위치수두의 항은 같으므로 z항은 소거되고, V2에 대해서 정리하면 다음의 식이 된다.
실제로 마찰이 매우 중요하지만 무시되었으므로 윗식은 정확하지 않다. 더구나 베로나 콘트랙타의 직경 D2는 알기 힘들다. 그래서 우리는 D2/D1 β 라고 가정한 후 다음 식으로 보정하여 유량 Q를 계산할 수 있다.
여기서 아래첨자 t는 장애물의 목(throat)부분에서의 값을 나타내고, h는 액주계의 수두차를 나타내며, Dd는 무차원 수로서 유량계수 또는 송출계수라 하고 개략해에서의 오차를 보정하는 역할을 한다. 대개의 경우 오리피스의 지름은 관의 지름의 1/5보다 작은 값을 사용하며 분류의 수축 영향은 관벽의 영향을 받아 유량계수는 큰 수조의 오리피스보다 큰 값을 나타낸다.
3) 마노미터(Monometer)
Bourdon 압력계와 Aneroid 압력계는 피할 수 없는 기계적인 제약 때문에 압력의 정밀한 측정에는 부적당하다. 더욱 정밀한 측정이 요구될 때에는 마노미터(Monometer)를 효과적으로 사용할 수 있다.
마노미터의 원리들과 함께 다음과 같은 실제적인 고려가 인식되어야 한다.
1 마노미터 액체는 온도에 따라서 상대적인 밀도가 변하므로 만약 이 요인을 무시하면 압력 측정 때 오차를 유발할 것이다.
2 모세관 현상에 의한 오차는 균일한 치수의 마노미터 관을 택함으로서 흔히 상쇠할 수 있다.
3 어떤 액체들은 마노미터에 사용하는데 탁월하게 보이나 그의 표면장력 효과가 나쁜 메니스커스(meniscus)와 EK라서 부정확하게 읽을 수 있다.
4 마노미터 액체의 요동은 압력측정의 정밀도를 감소시키나, 이 요동은 액주 마노미터 관로에서의 교축장치(throttling device)에 의하여 감소 될 수 있다.
4) 로터미타(Rotameter)
로터미터(Rotameter)는 유체가 흐르는 수직 테이퍼진 관속에서 주어진 용량에 대하여 적당한 평형위치에 뜨게 되는 폴로트(float)가 있다. 플로트에 작용하는 힘의 평형을 고려하면 다음과 같은 근사적인 관계를 얻는다.
여기서 W float는 유체 안에서 플로트의 순수 무게이고, 는 플로트와 관사이의 환형면적이며, Cd는 환형 수축유동에 관한 무차원 유량계수이다.
약간 테이퍼진 관에서의 Aa가 플로트의 위치에 따라 거의 선형적으로 변화하므로 유량에 따라 보정하여 관에 눈금을 표시할 수 있다. 따라서 로터미터의 눈금을 읽으면 즉시 유량을 알 수 있다. 관은 반드시 수직이어야 하고, 기포나 입자의 농도가 큰 유체가 흐르면 정확하게 눈금을 읽을 수 없다.
1) Hydraulic Bench에 상기의 실험장치를 설치하고 장비의 입,출구부를 연결한다.
2) 벤치의 유량조절밸브와 장비의 유량조절밸브를 개방시킨다.
3) Air bleed screw를 개방시켜 액주계상의 기포를 완전히 제거한 다음 스크류를 닫는다.
4) 벤치와 장비의 유량조절밸브를 모두 닫고 액주계 물기둥의 높이가 균일한지 확인한다.
5) 장비의 유량조절밸브를 이용하여 로터미터에서의 유량이 20 ℓ/min이 되도록 한다.
6) 각 액주계의 수도, 로터미터에서 유량을 기록하고, 계량수조에서 물의 체적 변화가 40 ℓ가 될 때까지 시간을 기록한다.
7) 벤치와 장비의 유량조절밸브의 조합으로 로터미터에서의 유량이 16,12,8,5 ℓ/min으로 되도록 조절하여 6번 과정을 반복한다.
4. 실험결과
실험
횟수
Manometer Reading
Rotameter
l/min
Vlume
l
Time
Second
Flow rate
l/s
Qv
Q0
1
2
6
7
1
2
3
4
5

키워드

펠톤 충동 터빈,   버킷,   오리피스,   유량계,   벤츄리미터,   로리미타