Cross section ratio β2 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.64 | |
Recommended length of straight pipe |
Inlet side |
10D |
14D |
16D |
20D |
28D |
40D |
46D |
Outlet side |
5D |
6D |
7D |
7D |
7D |
8D |
8D |
측정대상유체가 가스인 경우 보정계수가 추가되어 위 ①식은 다음과 같이 된다.
P2/P1 = |
0.98 |
0.94 |
0.90 |
0.85 |
0.80 |
0.75 | |
β2 |
β4 |
εfor k=Cp/Cv = 1.3 | |||||
0 0.316 0.447 0.548 0.633 |
0 0.1 0.2 0.3 0.4 |
0.988 0.987 0.985 0.982 0.979 |
0.965 0.960 0.954 0.947 0.937 |
0.941 0.933 0.924 0.912 0.897 |
0.910 0.899 0.886 0.870 0.850 |
0.878 0.865 0.848 0.828 0.804 |
0.846 0.829 0.810 0.788 0.760 |
β2 |
β4 |
εfor k=Cp/Cv = 1.4 | |||||
0 0.316 0.447 0.548 0.633 |
0 0.1 0.2 0.3 0.4 |
0.989 0.988 0.986 0.983 0.980 |
0.967 0.963 0.957 0.950 0.941 |
0.945 0.938 0.929 0.918 0.904 |
0.916 0.906 0.893 0.878 0.859 |
0.887 0.873 0.858 0.839 0.815 |
0.856 0.840 0.822 0.800 0.773 |
β2 |
β4 |
εfor k=Cp/Cv = 1.66 | |||||
0 0.316 0.447 0.548 0.633 |
0 0.1 0.2 0.3 0.4 |
0.991 0.990 0.988 0.986 0.983 |
0.972 0.969 0.964 0.958 0.950 |
0.953 0.947 0.939 0.930 0.918 |
0.929 0.920 0.909 0.895 0.878 |
0.903 0.892 0.878 0.861 0.840 |
0.877 0.863 0.846 0.827 0.802 |
4) 벤츄리미터
오리피스에 비해 압력손실이 적으나 값이 상대적으로 비싸고 유량변화에 따라 Throat직경을 변화시킬 수 없다. 측정식의 형태는 위 ①식과 같으며 값은 이 0.77보다 적고 레이놀즈수가 만족되면 다음식을 적용하여 계산할 수 있다.
5) 피토관
대구경의 관에 설치할 수 있으나 평균속도를 구하기 어렵고 가스에 대해 측정범위가 좁다. 피토관의 설치전단을 50D 가량의 직관거리가 필요하다. 국부속도(Local velocity)를 다음식에 의해서 구한 다음 흐름단면 전체에 대해 평균 를 얻는다.
6) 차압유량계 설계기준
① 차압은 System Hydraulic 이 허용하는 범위내에서 500 ~ 20,000 까지 이용할 수 있지만 가능한 2,500 를 이용한다. 차압이 높을수록 Transmitter인 입라인에서의 밀도변화영향을 줄일 수 있다.
② 기체의 유량을 측정하는 경우에는 다음 조건이 만족되도록 한다.
③ 최대유량은 상용유량(Normal Flow)의 1.2 ~ 1.5배가 되도록 하고
가능하면 상용유량이 최대유량의 70%가 되도록 한다.
④값은 0.1 ~ 0.7 범위에 있도록 한다. 이 범위 밖에서의
실험
자료가 많지 않으므로 정확도가 떨어진다.
⑤ 압축기 흡입라인과 같이 압력손실이 중요한 곳에서는 벤츄리 미터
를 이용한다.
⑥ 차압 유량계가 설치되는 배관과 플랜지는 2" 300# 이상으로 한
다. 1/2" ~ 1 1/2"의 경우 통합형(Integral Type)플랜지가 이용 될
수 있다.
⑦ 오리피스의 구경은 1/4"이상으로 한다.
⑧ 차압유량계를 수평배관에 설치해야하는 경우 액체측정에는 45°하
단탭을 이용하고 기체측정에는 상단탭을 이용한다. 수직배관에 설
치시에는 설치 및 유지보수가 용이하고 임의의 방향에 탭을 설치
할 수 있다.
⑨ 평형조건에 있는 유체유량의 측정시에는 최대 및 최소설계유량에
서 플래싱(Flashing)이 일어나는지 점검할 필요가 있다.
⑩ 오리피스와 흐름노즐의 경우 12"까지는 플랜지 Tap을 이용하고
14"이상은 파이프 Tap을 이용한다.
(2) 면적식 유량계(Rotameter)
1) 측정원리
관로중에 그림과 같이 Taper관에 Float를 넣어 유속에 따른 Float의 위치를 읽음으로서 유량을 측정한다. 3 ~ 150mm의 배관에 설치되며 액체의 경우 0.0003 ~ 200 , 기체의 경우 0.005 ~17,000까지 측정이 가능하다.
2) 장단점
① 측정범위가 넓고 비교적 적은 유량도 측정이 가능하다.
② 압력손실이 적고 측정눈금이 균등하다.
③ Slurry와 같은 고점성유체에 적합하다.
④ 측정대상유체가 깨끗해야 한다.
⑤ 측정 가능한 최대유속이 타 유량계에 비해 상대적으로 낮다.
(3) 용적식 유량계
1) 원리
그림과 같이 2개의 타원형의 Rotor가 P1-P2 의 차압에 의해 서로 맞물
려 회전하면서 빗금친 부분의 용적 V만큼 회전수 n에 비례하여 유체
가 흐르므로 Rotor의 회전수를 측정하여 유량 Q를 구한다.
2) 특성
측정대상이 액체인 경우에 이용된다.
① Rangeability 가 100 : 1 정도이다.
② Pulse출력을 얻을 수 있어 유량적산에 적합하다.
③ 직관거리가 필요 없다.
④ 수평․수직 배관에 영향을 안 받는다.
⑤ 압력손실이 적다.
⑥ 소유량에서 대유량의 범위에 걸쳐 정밀도가 높은 유량을 측
정할 수 있다.
3) 용도
① 값이 고가이므로 특히 높은 정밀도를 요구하는 곳에 쓰인다.
(원가관리를 필요로 하는 원료 및 제품의 수송line, 외부로부터 공급
받는 Utility Line등)
② Sludge를 함유하는 유체는 피하는 것이 좋다.
(4) 전자유량계(Magnetic Flowmeter)
1) 측정원리
Faraday의 전자유도법칙을 이용한 것으로 그림과 같이 관로 중에 자속밀도 B를 형성시키고 유량 Q에 따른 기전력 e를 측 정하여 체적유량을 산출한다.
2) 사양
① 측정유체 : 전기전도도가 20 마이크로 지맨/cm2 이상인 액체
② 측정범위 : 0.00001 ~ 10,000
③ Accuracy : ± 0.5% ~ 2%
④ Size : 2.5mm ~ 2.4 m
⑤ 적용압력 : 최대 200
⑥ 적용온도 : 최대 180℃
⑦ 가 격 : $3,200 ~ $110,000
3) 특 징
<장 점>
① 압력, 온도, 밀도, 점성의 영향을 받지 않는다.
② 층류, 난류의 영향을 받지 않으므로 직선배관이 필요치 않다.
③ 압력손실이 없다.
④ 소유량(1/8") 및 대유량(3.04m이상)에 적합
⑤ 부식성, 침식성 유체에 적합
<단 점>
① 전기전도도가 있어야 한다.
② 유속에 비례하는 전압을 발생시키기 때문에 Pipe내에 만수가 되어
야 한다.
③ Gas나 기포를 포함한 액체에서는 오차가 발생
④ Pipe내에 물질이 쌓이는 유체에는 정기적으로 청소.
⑤ 유지보수가 어렵다.
4) Recommendable Supplier
Brooks, Foxboro, Honeywell, Endress & Hauser.
(5) Thermal 유량계
1) 측정원리
두 개의 온도 sensor를 측정유체에 설치하여 이들 두점(Reference
Sensor, Heated Sensor)의 온도차에 의하여 유량을 산출하는 방식.
2) 사 양
① 측정유체 : 액체, 기체
② 측정범위 : 0.00001 ~ 1000 (액체)
0.000001 ~ 1000 (기체)
③ Accuracy : ±2%
④ 가 격 : $3,000 ~ $6,000
⑤ Size : 0.03 ~ 2"
⑥ Rangeability : 20 : 1
⑦ Repeatability : 1.0 %
3) 특 징
<장점>
① 저유량 측정용으로 적합
② 충격과 진동에 강하다.
③ 부식성 유체에 적합.
<단점>
① 고점도성 유체에 부적합
② 찌꺼기를 포함한 유체에 부적합
③ 반복도가 좋지 않다. (1.0%)
4) Recommedable Supplier
Gould Inc, Emerson Electric, Brooks
(6) Turbine 유량계
1) 측정원리
배관 내부에 회전자를 설치하고 축상의 전자기적인 검출기(Pickup Coil)로 회전수를 측정하여 유량으로 환산하는 방식
2) 사 양
① 측정유체 : 액체, 기체(Light Oil 계통)
② 측정범위 : 0.0005 ~ 10,000
③ Accuracy : ± 0.25%
④ Output Signal : Analog, Pulse, Contact
⑤ 적용압력 : 최대 200
⑥ 적용온도 : 최대 260℃
⑦ Rangeability : 20 : 1
⑧ Repeatability : 0.02%
⑨ 가 격 : $ 2,500(1"), $6,000(8")
3) 특 징
<장점>
실제 운전조건에서 자동 온도 보상이 가능하다.
넓은 범위의 압력 ( 5,000 PSIG)과 온도 ( -200 ~ 450℃)에 사용.
Totalizing, Indicating, Analog control (4 ~20 mA)이 가능
<단점>
① 고체를 포함한 유체는 부적합
② 유체의 밀도가 변하면 정확한 측정이 어렵다.
③ 직선배관이 필요하다. (전단 15D, 후단 6D정도)
④ Pipe size가 작은 경우 Viscosity가 Accuracy에 영향을 미친다.
⑤ Low range(Full range의 30%이하)에서는 반복도가 떨어진다.
4) Recommendable Supplier
Smith Meter, Brooks, Oval, Fisher
(7) Vortex 유량계
1) 측정원리
유체의 흐름에 수직으로 원통형 또는 사각형 물체를 두면 뒷단에 유속에 비례하여 소용돌이가 발생하며 이 소용돌이에 의해 발생하는 주기적인 힘이 도압공 내부에 저항변화를 일으키며 이 저항변화에 의하여 주파수를 측정함으로서 유량을 산출하는 방법이다.
2) 사양
① 측정유체 : 액체, 기체, 증기
② Size : 1 ~ 8"
③ 측정범위 : 0.001 ~ 1000 (액체)
3.0 ~ 10,000
④ Accuracy : ± 0.75%
⑤ Output Signal : Digital, Analog (Option)
⑥ 적용압력 : 최대 200
⑦ 적용온도 : 150 ℃
⑧ 가 격 : $1,300(2"). $2,000(6")
3) 특징
<장점>
① 밀도, 압력, 온도의 영향을 받지 않는다.
② 위험하거나 유독성 유체에 적합.
<단점>
① 고체를 포함한 액체에는 부적합
② 10D정도의 직선배관이 필요
③ 배관의 진동이 accuracy에 영향을 미친다.
④ 1"이하 및 8" 이상의 meter는 Accuracy가 좋지않다.
⑤ 교정이 힘들어 유지보수가 어렵다.
4) Recommendable Supplier
Foxboro, Fisher, Yokogawa, Brooks
(8) 초음파 유량계(Doppler 식)
1) 측정원리
입자를 가진 유체에 음파를 투과시켜 입자의 반사파를 측정하여 유량
을 산출
2) 사양
① 측정유체 : 입자나 거품을 포한한 액체.
② 측정유속 : 0.06 m/s ~ 18 m/s
③ Size : 12.5mm ~ 1.8 m
④ 측정범위 : 0.05 ~ 5,000
⑤ Accuracy : ±2% ~ ±5%
⑥ Output Signal : Analog( 4~ 20mA), Pulse
⑦ 적용온도 : 최대 260℃
⑧ Repeatability : 0.1 %
⑨ Rangeability : 제한 없음
⑩ 가 격 : $2,000
3) 특징
<장점>
① 설치가 용이하다.
② Pipe size에 관계없이 설치가 가능
③ 압력손실이 없다.
<단점>
① 만수가 되어야 한다.
② 유체에 입자나 거품이 있어야 한다.
③ 직선배관이 필요하다. (상류측 ; 10~20D, 하류측 ; 5D)
④ 유속이 빨라야 한다. ( 0.75 ~ 1.8 m/s)
4) Recommendable Supplier
Polysonics, Leads & Northrup, Mapco Inc.
(9) 질량유량계
1) 측정원리
유체가 meter내를 통과하게 되면 meter의 sensor tube를 진동하게 되고 이때 tube가 진동하면서 tube양쪽이 Coriolis force가 발생하며 이 힘에 의한 tube의 뒤틀림 각도로 유량을 산출하는 방식
2) 사 양
① 측정유체 : 액체, 기체(high density), slurry
② 측정범위 : 0.05 kg/min ~ 9,090 kg/min
③ Accuracy : 0.4 ~ 1.0%
④ Output Signal : 4 ~ 20 mA, 1 ~ 5 V, Pulse
⑤ 적용온도 : -240℃ ~ 200℃
⑥ 적용압력 : 최대 400
⑦ 가 격 : $2,500 ~ $6,000
3) 특징
<장점>
① Mass를 측정하기 때문에 밀도, 점도, 온도, 압력의 영향을 받지 않
는다.
② 응답속도가 빠르다.
③ 소유량 정밀 측정에 유리하다.
<단점>
① 진동 및 Slurry를 포함한 유체에 대하여 설치시 주의를 요망
② Sensor Tube에 air 발생시 오차를 유발. Tube 내에 만수가 되어야
함.
4) Recommendable Supplier
Agar Instrument, Foxboro, Mocro Motion Inc
(10) 유량계의 선정
1) 유량계 비교
|
Differential Pressure with |
Turbine* |
Mag Flow* |
Vortex* | |||
Orifice |
Venturi |
Nozzle |
Annubar | ||||
Accuracy |
Good |
Good |
Good |
Good |
V.Good |
V.Good |
V.Good |
Differential Produced |
V.Good |
Good |
Good |
Fair |
NA |
NA |
NA |
Pressure Loss |
High |
Moderate |
High |
Low |
High |
None |
Low |
Service ․Dirty ․Corrosive ․Slurries ․Viscous ․Liquid with Vapors ․Vapors with Condensate |
Poor Good V.Poor *** Good**
Good** |
Good Good Good Good Good
Good |
Good Good Poor Good Good
Good
|
V.Poor Good Poor NA Fair
Poor |
Poor Poor V.Poor Fair Poor
Poor |
V.Good V.Good V.Good V.Good V.Good
NA |
V.Good Good Fair Poor V.Good
V.Good |
Calibration |
sq. Rt. |
sq. Rt. |
sq. Rt. |
sq. Rt. |
Linear |
Linear |
Linear |
Initial Cost |
Low |
High |
Moderate |
Low |
Moderate |
High |
Low |
Ease of changing capacity |
Good |
Fair |
Fair |
Fair |
Good |
V.Good |
Good |
ease of Installation |
Good |
Fair |
Fair |
Good |
Fair |
Fair |
V.Good |
2) 유량계 사용현황
유량계 |
추천적용유체 |
정확도 |
현황 및 동향 |
Mass Flowmeter |
고체와 액체가 혼합된 액상원료, LNG제품, 액화가스, 일반액체 |
0.4% |
질량을 직접측정하기 때문에 온도, 밀도, 압력의 영향을 받지 않으며 최근 계속기술의 발전으로 정밀도가 향상되어 사용빈도가 증가하는 추세임 |
Vortex Meter |
도시가스, 천연가스, LNG, 액화산소, 액화질소 |
0.75 ~ 1.2 % |
오리피스유량계의 단점을 보완한 유량계로 아직 상대적 활용도는 낮으나 급성장추세에 있으며 마이크로프로세서 탑재에 의한 통신의 다기능화 및 광전송 계장시스템으로의 대응도 시도되고 있음 |
Turbine Meter |
Light Oil 계통 |
0.25% |
실제 운전조건에서 온도보상 및 적산, Batch 제어가 가능하며 Process 및 Loading시스템에 사용된다. 또한 오리피스에 비해 정밀한 측정에 사용되고 있음 |
Ultrasonic Flowmeter |
폐수, 식수, 산업용수, 상하수도 |
1~5% |
상하수도등 공공사업에 많이 사용되고 있으며 마이크로 프로세서에 의한 정밀도 향상 및 기능확충으로 성장이 기대됨 |
Thermal Flowmeter |
Flare Gas, 일반액체 |
2% |
저유량측정용으로 적합하며 최근 마이크로프로세서를 내장한 계기가 많이 개발되고 있다. |
첫댓글 감사합니다
자료 감사합니다.
자료감사요~~
자료감사합니다