게시판 > 질답게시판 > 질소 사용량 계산

스테파노 Stefano

11-12-26 17:49

(1) 저압측 압력상태로 연결된 밸브의 구경을 통해서 음속에 해당하는 유속으로 흐른다고 계산하면 될 것입니다.
질소내의 음속을 먼저 알아보세요.

(2) ....
루베-->입방미터
무뇌한-->문외한

민사원 mins6430

11-12-28 08:43

정말 감사드립니다~

하지만 궁금점이 한가지 있는데요, 질소의 음속이 337m/s이고 이것이 압력과는 상관이 없다고 하는데

회사 설비에서는 압력을 줄이게 되면 사용되어지는 질소통의 갯수가 줄어들거든요.

다시 한번 가르침 부탁드릴께요 ㅠㅠ

스테파노 Stefano

11-12-30 17:18

(1) 음속이 최대 유속..
이 말의 의미는..질소가 노즐을 통과하면서 배출되는 양이 바로 유량이 되는데 노즐을 통과하는 선속도는 음속을 초과할 수 없다는 것인데 이로 말미암아 최대의 유속은 바로 이 노즐통과속도가 음속에 도달하는 속도가 될 것이라는 뜻입니다.

(Maximum Flow Velocity, Vmax, m/s) = (Sonic Velocity at the nozzle outlet, Vs, m/s).....................(1)

(2) 질소 사용량
질소 사용 유량은 노즐을 통과하는 유속과 노즐의 넓이의 곱이 됩니다.

(Volume Flow Rate, Q, m3/s) = (Nozzle Area, m^2)*(Maximum Velocity, Vmax m/s) ..................(2)

(3) 질소의 노즐 통과 질량 유량
질소와 같은 압축성 유체의 실제 질량유량은 압력에 따라 달라지기 때문에 (2)에서 구한 부피유량은 질량유량으로 고치려면 온도와 압력을 알아야 합니다. 질소가 이상기체라고 가정하고 부피유량을 질량유량으로 고치려면 부피유량에 밀도를 곱하면 됩니다.

(Mass Flow Rate, m, kg/s) = (Volume Flow Rate, Q m^3/s) * (Density of Gas, ρ kg/m^3)..............(3)

(4) 질소의 밀도
질소의 밀도는 온도와 압력을 알아야 알 수 있습니다. 노즐 출구의 온도가 t℃이고 P기압이라고 한다면 밀도는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

(질소의 밀도, ρ kg/m3) = 28.02 kg/(22.414 m3)*(P atm/1 atm)*(273.15 K)/((273.15+t)K)............(4)

(5) 사용압력에 따른 질소의 사용량
노즐을 통해 고압의 질소가 음속 Vs로 흐른다고 하면 압력이 높을 때는 밀도가 더 높은 상태로 흐르기 때문에 더 많을 양의 질소가 흘러나오게 되고 압력이 낮을 때는 밀도가 낮은 상태로 흐르기 때문에 더 적은 양의 질소가 사용되지요. 실제 사용되 질소의 양은 질량유량으로 계산해야 됩니다. 사용량을 알아봄에 있어서 부피유량은 압력에 따라 달라지기 때문에 별로 도움이 되지 않습니다. 여기에 밀도를 곱해줘서 질량유량으로 알아봐야 사용되는 질소통의 수효가 결정됩니다.

이는 노즐을 통과하는 유속이 음속에 도달하면 그 이상의 질소가 흐르지 않기 때문에 압력이 낮아 부피가 팽창하여 음속에 쉽게 도달하면 그 밀도의 유체가 계속해서 그 질량유량으로 흘러나오게 되므로 압력이 낮아지면 질소 사용량이 당연히 줄어들게 됩니다. (3)식의 우변에서 음속이 같아도 밀도가 늘어나면 질량유량은 늘어나게 되잖아요.

(1) 음속이 최대 유속..
이 말의 의미는..질소가 노즐을 통과하면서 배출되는 양이 바로 유량이 되는데 노즐을 통과하는 선속도는 음속을 초과할 수 없다는 것인데 이로 말미암아 최대의 유속은 바로 이 노즐통과속도가 음속에 도달하는 속도가 될 것이라는 뜻입니다.

(Maximum Flow Velocity, Vmax, m/s) = (Sonic Velocity at the nozzle outlet, Vs, m/s).....................(1)

(2) 질소 사용량
질소 사용 유량은 노즐을 통과하는 유속과 노즐의 넓이의 곱이 됩니다.

(Volume Flow Rate, Q, m3/s) = (Nozzle Area, m^2)*(Maximum Velocity, Vmax m/s) ..................(2)

(3) 질소의 노즐 통과 질량 유량
질소와 같은 압축성 유체의 실제 질량유량은 압력에 따라 달라지기 때문에 (2)에서 구한 부피유량은 질량유량으로 고치려면 온도와 압력을 알아야 합니다.  질소가 이상기체라고 가정하고 부피유량을 질량유량으로 고치려면 부피유량에 밀도를 곱하면 됩니다.

(Mass Flow Rate, m, kg/s) = (Volume Flow Rate, Q m^3/s) * (Density of Gas, ρ kg/m^3)..............(3)

(4) 질소의 밀도 
질소의 밀도는 온도와 압력을 알아야 알 수 있습니다.   노즐 출구의 온도가  t℃이고  P기압이라고 한다면 밀도는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

(질소의 밀도, ρ kg/m3) = 28.02 kg/(22.414 m3)*(P atm/1 atm)*(273.15 K)/((273.15+t)K)............(4)

(5) 사용압력에 따른 질소의 사용량
노즐을 통해 고압의 질소가 음속 Vs로 흐른다고 하면 압력이 높을 때는 밀도가 더 높은 상태로 흐르기 때문에 더 많을 양의 질소가 흘러나오게 되고 압력이 낮을 때는 밀도가 낮은 상태로 흐르기 때문에 더 적은 양의 질소가 사용되지요.  실제 사용되 질소의 양은 질량유량으로 계산해야 됩니다.   사용량을 알아봄에 있어서 부피유량은 압력에 따라 달라지기 때문에 별로 도움이 되지 않습니다.  여기에 밀도를 곱해줘서 질량유량으로 알아봐야 사용되는 질소통의 수효가 결정됩니다.

이는 노즐을 통과하는 유속이 음속에 도달하면 그 이상의 질소가 흐르지 않기 때문에 압력이 낮아 부피가 팽창하여 음속에 쉽게 도달하면 그 밀도의 유체가 계속해서 그 질량유량으로 흘러나오게 되므로 압력이 낮아지면 질소 사용량이 당연히 줄어들게 됩니다.     (3)식의 우변에서 음속이 같아도 밀도가 늘어나면 질량유량은 늘어나게 되잖아요.

민사원 mins6430

12-01-02 11:35

정말 스테파노님 답변 너무너무 감사드립니다.

2주동안 절절매고 있었는데 정확하고 자세하게 가르쳐 주시니 정말 너무 감사할 따름입니다.

2012년 새해 항상 건강하시고 원하는 바 모두 성취하시길 바랍니다.

새해 복 많이 받으세요~