유체측정장치의 원리와 종류

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유체측정장치의 원리와 종류에 대한 보고서 자료입니다.

목차

비중계
유속계
유량계
압력계
점도계

본문내용

로 측정할 수 있다.
③ 출력 신호는 체적 유량에 비례하며, pulse 출력도 직접 얻을 수 있다.
④ Rangeability가 크고, 정도가 높다.
⑤ Orifice plate에 비하여 압력 손실이 적다.
⑥ Slurry가 포함된 유체나 부착성이 있는 유 체에는 사용할 수 없다.
⑦ 유속분포의 영향을 받는다.
(4) 전자 (Magnetic) 유량계
1) 원리
전자 유량계의 측정원리는“도체가 자계내를 횡 단할 때, 도체의 양쪽 끝에 기전력이 유기된다."라 는 전자 유도 법칙에 의거한다.
유량계의 원리와 용도
도전성 유체가 흐르는 측정관을 직각으로 횡단 하도록 자계를 걸어주면, 측정관과 자계에 직교하 는 방향으로 체적 유량에 비례하는 신호기전력이 발생한다. 신호기 전력의 발생방향은 Fleming의 오른손 법칙에 따르며, 신호기 전력의 크기는 다음식과 같다.
e=k·B·D·Va----- ①
여기에서,
e : 신호 기전력 (V)
k :정수
B :자속묀로(T)
D : 측정관의 내경 (m) Va : 평균 유속 (m/s)
체적유량을 Qv라 하면,
Qv=π/4 ·D2·Va(㎥/s)----- ②
이되며, 위의식을 다음과 같은변형시킬수 있다.
e=4·k·B/π·D ·Qv---- ③
여기에서, 자속묀도 B를 일정하게 하면, 관내를 흐르는 유체의 유량은 신호기 전력을 측정하여 구 할 수 있다.
실제로, 전자 유량계에서는 측정관의 위 아래에 coil을 감아 넣고 여자전류를 흘려 자계가 발생하 도록 하씀으며, 또한 전극이 직접 유체에 닿도록 측정관의 안쪽에 배치하여 신호기 전력을 뽑아내 도록 되어 있다.
2) 특징
① ± 0.5%의 높은 정도를 유지한다.
② 구조가 매우 간단하다.
③ 접지가 필요한 경우가 있다.
④ 저유속부터 높은 유속까지 측정 가능하다. (0.1 m/s - 10 m/s)
⑤ Slurry가 있는 액체도 측정 가능하다.
⑥ 부착성이 있는 유체는 사용할 수 없다.
⑦ Lining과 전극의 재질이 다양하므로, 부식성 이 있는 유체에도 사용 가능하다. ⑧0.5 ㎲/㎝ 이하의 순수 또는 유체에는 사용 할 수 없다.
(5) 초음파 (Ultrasonic) 유량계
1) 원리
초음파 유량계의 원리는 유체중에 초음파를 전 파(傳播)시켜 배관안의 유속을 측정하여 여기에 배관의 단면적을 곱하고 다시 유속분포에 대응하 는 보정연산을 하여 유량을 산출한다.
현재 초음파 유량계로서 실용되고 있는 것의 대 부분은 그 원리가 전파 속도 차법 및 Doppler법 이라고 부르고 있는 것으로서, 여기에서는 이 두 가지 방시만을 설명하고자 한다.
① 전파 속도차법 (Time-of-Flight, Transit Time)
전파속도차법의 기본원리는 초음파가 유체를 통 과할 때, 상류에서 하류로 향할 때와 하류에서 상 류로 향할 때와는 전파 속도가 다르다. 이 두 경우 의 속도차가 유속에 비례하는 것을 이용하고 있 다.
전파 속도의 변화를 시간차로 검출하는 가, 주 파수차 또는 위상차로 검출하는 가에 따라서 전파 시간차법, 주파수차법 또는 위상차법이라 부르고 있다.
② Doppler 법에 의한 유량 측정
Doppler 법은 Doppler 효과를 이용하여 속도를 구하는 것으로서, 공업측정 분야에서 널리 이 용되고 있다. 또한 유량 측정 분야에서 실용화된 것은 주로 연속파 방식이므로 이 방식에 대하여 설명하겠다.
유량계의 측정기술과 활용방법
초음파를 유체중으로 발사하면, 발사된 초음파 는 유체중의 부유물 또는 기포에 의해 산란 반사 된다. 이때, 기포 또는 미소한 부유물을 유체속도 로서 이용하고 있다고 볼 수 있으므로, 이 산란 반 사된 초음파를 수신하면 그때의 주파수는 Doppler 효과에 의해 다음 식으로 표현된다.
fr=ft x c+v·.cosθ/c-v·.cosθ = =ft(1+ 2·v·.cosθ/c)
여기에서,
ft : 송신 초음파 주파수
fr : 수신초음파주파수
c : 유체중의 음속
v : 유체속도
θ : 초음파의 전파 방향과 유체가 흐 르는 방향과의 교각
2) 특징
① 비접촉시이므로 광범위하게 사용할 수 있다.
② 설치시 세심한 주의가 필요하다.
③ 유체에 따라 선정에 주의한다.
④ 직관거리가 많이 필요하다.
⑤ 가격이 고가이다.
⑥ 오차는 ± 2% 정도이다.
⑦ 대형 관로(1,000 mm 이상)에서 주로 사용 한다.
(6) 질량(Mass) 유량계
A) Coriolis Mass Flow Meter
1)원리
질량유량계는 유체가 흐르는 Sensor Unit와 변환기에 상당하는 Electronics Unit로 구성되 어 있다. Sensor Unit는 2개의 Tube와 전자 발 진기, 좌우 위치 검출 Sensor, 온도 Sensor 및 2 중 분류관으로 구성되어 있다.
입구로부터 유입된 유체는 2중 분류관에 따라 각각 50%씩 균등히 분류된다. 2개의 Sensor Tube는 전자 발진기에 의하여 고유 진동수로 일 정한 진폭으로 진동되고 진동하는 Tube에 유체가 흐르면, Tube는 CORIOLIS힘에 의하여 뒤틀림 각이 발생하고 뒤틀림 각은 Tube 내를 통과하는 질량 유량에 비례하는 것을 이용하여 질량 유량을 측정한다.
Sensor Tube는 그 자체의 탄성계수와 Tube내의 유체의 질량에 따라 결정된 고유 주파수로 진동한다.
2)특징
- 직접질량유량계측
- 광범위한 유체 계측 가능
- 고정도, 고감도
- 온도, 압력, 점도의 허용범위가 넓다.
- 빠른 주파수 출력 가능
- 묀도, 농도 계측 가능
- 맥동 유체의 계측 가능
B) Thermal Mass Flow Meter
1)원리
Thermo Mass는 Meter에 내장된 Thermo Sensor의 열 손실을 측정하거나 열 주입에 의한 유체의 온도 변화를 측정하여 유체의 질량을 측정 한다.
Mass Flow Meter의 기본 공식은 다음과 같다.
F= q / Cb(Td - Tu)
F= Mass Flow(㎏/s) q = Heat가 추가되는 rate(W) Cb = 유체의 specific heat[J/(㎏·K)]
용적식 유량계 초음파 유량계

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유체측정장치의 원리와 종류,   유량계,   유속계,   비중계,   압력계,   점도계