배관 오리피스 계산 방법과 계산 예 (배관 내를 흐르는 물의 오리피스 이후의 유량 구하기)

[philko]

오리피스 계산 방법과 계산 예

배관 설계 시 필요한 유량이나 압력으로 조정하기 위해 오리피스를 사용하는 경우가 종종 있습니다. 본 블로그 내용에서는 기본적인 사례에 대해 오리피스의 계산 방법을 소개하겠습니다. 즉, 이번에는 배관 내를 흐르는 물의 오리피스 이후의 유량을 구하는 것을 예로 합니다.

전제 조건

오리피스 전후 차압(△P)　    0.04 MPa

배관 직경(d1)    　　   　     100 mm

오리피스 구멍 지름(d)           50 mm

본 내용을 참고하여 계산하는 경우, 본인 책임으로 부탁드립니다.

본 내용으로 인해 문제가 발생하였을 경우에도 일절 책임지지 않습니다.

목차

1. 오리피스 계산 방법

   ① 조리개 면적 비 m 과 유량 계수 α

   ② 유량 계산

2. 마무리

1. 오리피스 계산방법

    오리피스 유량은 다음 식에서 구할 수 있습니다.

①  조리개 면적 비 m 과 유량 계수 α

      유량 계수 α를 구하기 위해, 우선은 조리개 면적비를 구합니다.

     이어서, 다음 식에서 α 를 구합니다.

     또, 유량 계수α는 조리개 면적 m이 다음 범위에서 유효합니다.

②  유량 계산

       위 ①항에서 계산한 유량 계수와 초기 조건으로부터, 유량을 계산합니다.

전제 조건

오리피스 전후 차압(△P)　    0.04 MPa

배관 직경(d1)    　　   　     100 mm

오리피스 구멍 지름(d)           50 mm

위와 같이 유량을 구할 수 있었습니다.  참고가 되었으면 합니다.

2. 정리

예를 들어, 정해진 압력까지 떨어뜨리기 위해 오리피스 구멍 지름을 계산하고 싶은 경우에도 위에서 기재한 식을 바탕으로 구할 수 있을 것으로 생각합니다.

또한, 유량계수α에 관해서는 JIS에서도 그림으로 정리되어 있기 때문에 그 쪽을 참고해도 좋을 것입니다.  이상의, 오리피스 계산식 내용을 참고해 주셨으면 합니다.

▣ 참고사항

제한 오리피스는 밸브 등으로 바뀌며, 유체의 흐름을 고정적으로 제한하는 것이 되며. 유량 제한・하류 측 압력 규제・맥동 등의 완충 효과를 내며, 난류를 일으켜 혼합 효과를 얻는 곳 등에 사용합니다.

1. 배관경 d1 와 오리피스경 d 의 관계

　 d1=d 라면, 유량계수 α=1.0 이겠지요. 그리고 d1>d 라면, α<1.0 과 같이 될 것 같습니다.

　 즉, d/d1 의 비가 작아지면, α는 작아집니다. 그러나, 오리피스 구멍의 chamfer(面取) 등에서 α는 바뀝니다.

    chamfer(面取) 없이 d/d1=0.1 이라면 α=0.6 정도입니다. (실험에 의해)

2. 캐비테이션

　캐비테이션 이라하기보다도, 오리피스 출구에서는, 물을 엉망으로 휘저은 상태가 됩니다. 이것은, 오리피스의 전후에서, 압력 손실을 일으키게 하기 위한 것으로, 그것이 물의 혼란과 소리로 둔갑하는 것입니다.

　300kPa에서는, 물의 혼란으로 기포가 생기는 일은 없습니다만, 배관 내면이 침식되므로, Austenitic Stainless Steel (오스테나이트 스테인리스)재로 하는 경우가 많습니다. 덧붙여서, 1000kPa를 넘는 것 같으면, 오리피스를 2단, 3단 등 다단으로 늘려 갑니다. 　* 원리는 '베르누이의 정리'입니다.

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