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  유량계 설치에 따른 배관 내 유체 유량 변화 질문
  글쓴이 : 마동쓰   고유ID : com2356     날짜 : 18-10-28 11:27     조회 : 126    
   그림. 배관 변경.PNG (5.0K), Down : 9, 2018-10-28 11:28:19
안녕하십니까,
초보 화공엔지니어 입니다.

유첨 그림과 같이 기존 6" 배관에 유량계(Mass Type, 4") 및 bypass 배관(4")을 설치함에 따라 유량에 어떤 변화가 있을지 고민하고 있습니다.

제가 생각하기로는 유량에 큰 변화가 없을 것으로 생각됩니다. 유체가 유량계를 통과하거나 bypass 배관으로 통과할 시, 배관 Size가 줄어듦에 따라 압력강하가 일어날 것이며, 이 압력에너지가 속도에너지로 전환 됨에 따라 유량은 일정할 것이라고 판단하였습니다.

혹시 제가 생각한 내용이 맞는지 선배님들께 여쭤보고자 문의를 드립니다.
답변해주시면 감사하겠습니다.

스테파노 Stefano   18-10-28 21:00
Flow Meter에 Bypass를 설치하는 목적은 계측기 고장시 유체를 공급하기 위한것 으로 봅니다.  따라서 유량계측시에는 Bypass Vave를 완전히 닫아두고 유량을 계측해야 맞는 유량이 계측될 것입니다.  이 때 나타내는 차압에서의 유량이 A라고 하고

이번에는 Bypass를 열어둔 채 유량을 계량하게 되면 Bypass Line을 통해 흐르는 양은 약간 줄어들겠지만 Bypass Line을 통해 흐르는 양이 늘어나 전체 유량은 늘어나게 될 것입니다. 

늘어난 전체 유량은 유량계 전후의 차압이 줄어들었을 때 흐르는 유량 B와  Bypass Line을 통해 흐르는 차압일때 Bypass Line에 흐르는 유량 C를 합한  B+C 유량이 될 터인데 이  B+C의  유량은 분명히 A보다는 큰 값이 될 것입니다.    Bypass를 설치함으로써 흐름 저항이 줄어들었기 때문이지요.
     
마동쓰 com2356   18-10-30 18:00
빠른 답변 감사합니다. 하지만 궁금한 점이 해소되지 않아 다시 재질문 드립니다. 질문의 요지를 정확히 전달드리지 못해 죄송합니다.

말씀하신대로 Bypass를 설치한 이유는 유량계 보수 및 검교정 시 유체를 공급하기 위함이며, Normal 운전 시에는 Bypass Valve를 닫은 상태로 운전할 것입니다.

제 질문의 요지는

1. 기존 6" Line의 중간에 4" Flow meter를 설치한다면 유량이 감소하는가?
2. 유량계 검교정 또는 유지보수 시, Bypass(4") Line으로 유체가 흐를 것인데, 이 경우 기존 6" Line에 흐르는 것보다
    유량이 감소하는가?

입니다. 정리하자면 '6" Header 배관의 일부가 4"로 Reducing됐다가 다시 6"로 확관되는 경우 유량에 어떤 변화가 있는가'가 궁금합니다.

감사합니다.
스테파노 Stefano   18-10-31 10:29
(A1) < 기존 6" Line의 중간에 4" Flow meter를 설치한다면 유량이 감소하는가? > 

역질문입니다
AQ1. 현재 6"관에 앞뒤 6"x4" Reducer를 두고 Mass Flow Meter가 설치되어 있는데 또 다른 유량계를 둔다는 것입니까?  현재 설치된 Mass Flow를 말합니까?
AQ2. <..유량이 감소하는가..>라는 질문인데 <어느 기준>과 비교해서 판단하는 "감소"인지  그  <기준>은 무엇입니까?

(A2) Mass Flow Meter가 설치한 Route로 흐르는 저항이 Rm이고  4" Bypass 관으로 흐르는 저항이 Rb라고 했을때 입-출구간 압력차가 같을 경우 흘러가는 유량은 저항값의 역수에 정확히 비례합니다.  유체도관이나 밸브에서의 저항값의 역수는 "흐름계수"  "Valve Coefficient"등에 해당합니다.  관경의 변화나 방향의 전환, 밸브 등이 달리게 되면 유체흐름 저항이 늘어나는 것은 당연합니다.

(A3) "Meter Run"
유량계 종류에 따라 다르지만 유량계 전후에 Reducer나 Elbow, Tee, Reducer등이 달려있으면 저항값이 늘어나는 측면이 있지만 실제로 문제가 되는 것은 측정유량의 불확도(정확도)가 떨어지기 때문에 일반적으로 유량계측기 앞에는 <Meter Run>이라는 "직선구간 길이" 혹은 "Flow Straightener" 등을 달아둡니다.     

**참고로...Meter Run에 관한 규격은 ISO5167, ANSI B16.36, ANSI N 18.2.2등에서 찾아볼 수 있습니다.
마동쓰 com2356   18-11-01 21:50
AQ1. 그림을 참고하시면 현재는 6" 배관만 있는 상태입니다(유량계 없음). 이 배관에 Mass Flow Meter(4")를 설치할 예정이며 유량계 앞/뒤로 6"x4" Reducer 설치 및 4" Bypass 배관을 설치하고자 합니다.

AQ2. '기존 6" 배관에 유체(기상)가 흐르는 상태[기준]'에서 유량계(4")를 설치 후 유체 Service 시 유량이 감소할 지,
        또한 유량계가 보수 중인 상태에서 bypass 배관(4")로 Service시 유량이 감소할 지가 궁금합니다.

        요점은 기존에는 6" 직관부만 있었는데, 4"로 Reducing 되는 부분이 생겨 혹시나 유량이 유의미하게 감소할 수 있지
        않을까라는 고민에서 질문을 드렸습니다.

A2. 관경 변화에 따라 유체흐름 저항이 늘어나는 것은 이해가 됩니다. 그럼 스테파노님께서 하시는 말씀은 6"에서 4"로 Reducing 될 경우 유체흐름 저항이 생기며, 만약 유체 흐름 저항이 2배가 된다면 유량은 1/2배가 된다는 말씀이신지 궁금합니다.

A3. 말씀해주신 부분은 유량계 직관 길이 확보를 말씀해주시는 것 같습니다. 해당 부분은 Mass 유량계의 경우, 큰 문제가 되지 않는다는 것을 계기 엔지니어에게 확인하였습니다. 좋은 정보 감사합니다.
스테파노 Stefano   18-11-02 10:08
(AA 1/2) 아무것도 부착되지 않았던 배관에 부품이 달라 붙게되면 저항의 증가로 인하여 유량이 줄게됩니다.  따라서 Mass Flow Meter와 밸브등을 붙이는 경우 설치하기 전보다 유량이 줄어듧니다.

(AA2) 유량계나 밸브가 부착된다고 해도 전체 저항증가는 그리 크지 않을 것이므로 유량변화를 감지할 수 있는 정도는 아닐 것입니다.  왜냐하면 이 가스의 유량을 조절하는 밸브가 별도로 존재할 것이고 그 밸브가 유량을 조절하기 위해 일부러 저항을 걸어주어야 하기 때문입니다. 

따라서 대부분의 경우 Mass Flow Meter가 부탁된다던지 Reducer, Tee 등이 부착됨에 따라 유량이 감소하는 것은 전혀 염려할 것은 아닐 것입니다 .

(AA3) 다른 유량계에 비하여 Mass Flow Meter나 초음파 유량계가 Meter Run의 영향이 적다는 뜻이지 전혀영향을 받지 않는 다는 것이고 측정값이 계측기의 허용오차에 범위내에 들어간다는 의미입니다.  계기 자체에 영향을 줄수도 있지만 온도 압력 보상을 위한 감지관의 부착상태에 따라서도 오차가 달라진다는 보고서가 있습니다. 

이곳(http://asgmt.com/wp-content/uploads/pdf-docs/2007/1/033.pdf)을 참고바랍니다.
     
마동쓰 com2356   18-11-07 10:20
확인 감사합니다. 많은 도움이 되었습니다.
이종석 chemtech   18-11-05 09:09
보내고져 하는 유체가 액체가 아닌 기체로서 일정한 압력으로 공급하는 경우 중간에 유량계를 설치하게
되면 당연하게 유량은 변 합니다
기체의 경우 공급 압력이 일정한 상태에서 차압이 변하면 유량이 변하는 것은 당연한 것 입니다
계산예를 보여 드리고 싶으나 답변에는 파일이나 그림 삽입이 불가능 하네요
     
마동쓰 com2356   18-11-07 10:56
답변 감사합니다.실례가 안 된다면 여유있으실 때 계산 자료를 부탁드리고 싶네요.

메일 주소는 scom2356@naver.com 입니다.
스테파노 Stefano   18-11-07 10:38
기체건 액체건 마찬가지로  유체의 흐름은 Fluid Head 차이에 의해 흐르는 것이고, 도관 중간에 저항이 걸리는 물질이 부착되면 유량이 줄어들지요.
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