화공기사 실기 필답형 - 유량계의 종류

1. 오리피스미터(Orifice Meter)

 

오리피스미터

 - 중앙에 원형 구멍을 가진 오리피스판을 유로의 흐름에 직각으로 장치하면 유속이 증가하여 압력이 낮아진다. U자관 마노미터로 그 오리피스판의 전 후 압력차를 측정하여 유량을 측정한다.

 

 - 유체가 오리피스를 통과하기 전부터 축소하여 오리피스를 지난 곳부터 그 단면이 최소가 되는데 이 가장 좁은 부분을 축류부(Vena-Contracta)라고 한다.

 

cf. 축류부(Vena-Contracta)

 - 유체가 넓은 유로에서 오리피스처럼 좁은 유로를 들어갈 때 관성으로 인해 유선이 좁은 단면보다 더 좁은 단면으로 수축되어 흘러나오는 현상

 

1) 오리피스의 유량 공식

 

 

2) 오리피스의 장단점

① 장점

 - 설치장소에 구애받지 않는다.

 - 값이 사고 제작이 간단하다.

 - 오리피스 교환이 쉽다.

② 단점

 - 압력손실이 커 소요동력이 증가한다.

 - 내구성이 작다.

 

 

 

2. 벤투리미터(Venturi Meter)

- 노즐 후방에 확대관을 두어 두손실을 적게 하고 압력을 회복하게 한 것

 

- 오리피스미터의 원리와 비슷함

 

- 수축부의 각도 : 20 ~ 30°, 확대부의 각도 : 6 ~ 13°, 인후부의 직경 : 관경의 1/2 ~ 1/4

 

 

1) 벤투리미터의 유량 공식

 

 

2) 벤투리미터의 장단점

① 장점

 - 압력차가 크지 않아 압력손실이 작다.

 - 내구성이 크다.

 

② 단점

 - 구조가 복잡하여 제작이 힘들며 비싸다.

 

 

 

 

3. 피토관(Pitot Tube)

 - 중심이 같은 2중 원관으로 되어 있으며, 외관의 끝 부분에는 흐름에 수직으로 작은 구멍이 뚫려 있다. 이  를 이용하여 내관에서 유체 운동의 동압, 외간에서는 정압을 측정할 수 있으며 이것을 각각 마노미터의 두 끝에 연결하여 압력차를 읽는다.

 

 - 흐름의 속도구배가 있을 경우 피토관의 위치에 따라 동압이 변하므로 그 부분에서의 국부속도(Local  Velocity)만 측정 가능

 

 - 국부속도를 측정할 수 있는 장치

 

1) 피토관의 국부속도 공식

2) 피토관의 장단점

① 장점

 - 설비가 간단하다.

 - 두손실이 작아 큰 관의 유속을 측정하는데 사용한다.

 

 

 

 

4. 로터미터(Rotermeter)

- 유체를 밑에서 위로 올려보내면서 부자(Float)를 띄운다. 그러면 유체의 부자중력과 부자의 상하 압력차에 의해 부자를 밀어올리는 상향력과 평행을 이루는 위치에서 정지하게 되는데 이 위치를 유리관의 눈금을 읽어 유량을 파악한다.

 

- 대표적인 면적유량계

 

1) 로타미터의 장단점

① 장점

 - 유량을 직접 읽을 수 있다.

 - 두손실이 작고 일정하다.

 

② 단점

 - 값이 비싸다.

 - 온도와 압력의 영향을 많이 받는다.