Nozzle, Orifice를 통과한 유체의 출구 유량

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        Nozzle, Orifice를 통과한 유체의 출구유량

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◎ Liquid Flow

   

Q = 21.07 d1^2 C √[△p / ρ]

   

 Q : flow rate [l/min]

d1 : Nozzle, Orifice diameter [mm]

 C : flow coeficient

△p : pressure [bar_g]

ρ : weight density [kg/m3]

   

W = 1.265 d1^2 C √[△p * ρ]

   

 W : flow rate [kg/hr]

d1 : Nozzle, Orifice diameter [mm]

 C : flow coeficient

△p : pressure [bar_g]

ρ : weight density [kg/m3]

   

   

◎ Compressible Flow

   

q = 19.31 (Y d1^2 C) √[(△p * p1' ) / (T1 * Sg)]

q = 1.0312 (Y d1^2 C) / Sg √[△p * ρ1]

W = 1.265 Y d1^2 C √[△p / V1]

   

 q : flow rate [m3/hr] (@ 15℃ 1.013 bar_a)

 Y : net expansion factor (간단하게 하면 Y = -0.5 * (△p/p1') + 1)

d1 : Nozzle, Orifice diameter [mm]

 C : flow coeficient

△p : pressure [bar_g]

p1' : pressure [bar_a]

T1 : temperature [K]

Sg : Specific Gravity

ρ : weight density [kg/m3]

V1 : Specific Volume [m3/kg]

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(1) Orifice 유량계 원리..

   

마찰을 무시한 비압축성 유체흐름에서 베르뉴이의 유체법칙을 수식으로 나타내면

p1+ ρV1^2 + ρ g z1 = p2+ ρV2^2 + ρ g z2....(1)

   

윗 식에서 높이 z1=z2하고 하면

p1+ ρV1^2 = p2+ ρV2^2....(1a)

   

수식을 고쳐쓰면

(p1-p2) = ρ(V2^2-V1^2).....(2)

(V2^2-V1^2) = (p1-p2)/ρ....(2a)

   

Orifice 통과유속 V2에 비해 Orifice 입구의 V1을 무시하면

V2 = [(p1/p2)/ρ]^(1/2) ..........(3)

   

위의 (3)식을 보면 Orifice 통과 유속은 압력차의 (1/2)승에 비례합니다.

   

(2) 위의 (3)식으로부터 유량을 구하면

   

q = Ao * V2 = Ao * [(p1/p2)/ρ]^(1/2) .......(4)

   

그러나 실제의 유량계는 기계적 마찰도 있고 기체와 같이 압축성 유체도 취급해야하고 Orifice 형태와 Orifice 입구의 배관경 및 배관의 표면거칠기, Reynolds No 등의 영향을 받고 Orifice 구멍의 비도 유량영향을 주기 때문에 수정된 수식들을 사용합니다. 대표적인 Square Orifice 수식의 예를들면..

   

q= (유량계수) *(1-β^4)^(-1/2)*(팽창계수 ε)*(Orifice 직경 do)^2*(ρΔp)^(1/2)......(4a)

   

유량계수는 관경, 유입관에서의 Reynolds No, 표면거칠기, 관경과 직경의 비, 등으로 계산할 수 있습니다.

   

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