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  대기 인허가 관련 마찰계수
  글쓴이 : 자몽뭉   고유ID : jinsuck312     날짜 : 20-10-13 11:10     조회 : 43    
안녕하세요
화학회사에 재직중이며 증설업무로 대기환경인허가를 진행하고자 하는데요, 기존에 설비를 추가하지 않고 있는설비만으로 인허가 변경을 신청하려는데
대기환경설계 부분에 보시면 설비에 대한 근거항목이 있습니다. 문제가 되는 부분은 배관 손실압이 계산깂이 설비의 capa
를 상회하여 설비 교체가 불가피한 부분입니다.
하지만 계산된 값을 검토하다보니 값이 비약적으로 큰 부분이 있었고 배관 손실압을 계산하는 식에 fanning 마찰계수를
너무 높게 선정한 것입니다.
현재 선정된 값은  0.015로 fanning fraction chart에서도 가장 기본값을 선정하였습니다.
이값을 혹시 낮은 값으로 선정할 수 있는 근거를 만들 방법이 없는지 궁금합니다.
(추가적으로 Re놀즈값에 따라 계수가 변경되는 부분은 인지하고있으나 혼합물을 한대 모아 국소배기장치에 실어보내기 때문에 정확한 기체의 조성이나 밀도, 점도는 알기 어렵습니다. 이부분에서 0.015를 선정한것으로 생각됩니다.)

Stefano    20-10-13 13:10
(1) 우선 증설용량을 기준으로 대기 Duct 설계기준상 <차압>  <유속>이 기준에 맞는지 확인하여 인허가 서류를 준비하여 신청해 보세요.

예전 시설에 설계여유가 있었다면  미리  증설을 고려하여 여유있게 설계했다는 내용을 근거로 제시하면 될 것입니다.

(2) 배가스가 국소배기 등에서 매출되는 배출공기라면 성분의 농도가 불과 수십 또는 수백 ppmv에 해당할 것이므로 물성이 공기와 거의 차이가 없습니다.  따라서 공기라고 간주해도 전혀 무리가 없습니다.    오히려 성분보다는 배가스 온도나 공기중 습도 영향이 더 물성차이를 나타냅니다.
자몽뭉 jinsuck312   20-10-13 14:54
답변감사합니다.

다만 추가적으로 궁금한 부분이 있다면

인터넷상에서 검색한 moody chart가 검색하는 차트마다 값이 좀 다른데요.

smooth pipe 기준 Reynolds값이 10^5인 friction factor가 0.002인 차트가 있고
(http://studinghelp.blogspot.com/2013/08/this-topic-has-often-caused-lot-of.html)

smooth pipe 기준 Reynolds값이 10^5인 friction factor가 0.017인 차트가 있는데
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=namgoocha&logNo=221582011818&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F)

어느것이 제대로된 차트인지 혹시 알 수 있을까요.?
Stefano    20-10-14 16:50
(1) Moody Friction Factor와 Darcy Friction Factor는 동일한 값인데 Fanning Friction Factor는 화공엔지니어가 주로사용합니다.  나머지는 Fanning Factor의 4배의 값으로 나타낸 것인데 주로 기계(배관), 토목분야에서 주로 사용됩니다.  계수가 다르기 때문에 수식도 달리 사용해야 합니다.

Friction Factor Chart를 개발한 사람들이 Turbulent 영역에서의 마찰계수를 실험식으로부터 모델수식을 만들다 보니 모델간 약간씩 차이가 있어서 어느 것이 맞다고 주장하기는 어렵습니다.    약간의 오차는 어쩔수 없이 용인할 수 밖에 없습니다. 

(2) 질문에서 인용한 것중  먼저 Link된 Chart에서는 그림안에 나타낸 수식이 몇군데 잘못되어 있습니다.  f = 1/√f  등으로 나타낸 수식은 모두 오류입니다. 

(3) Pipe와 Fitting의 Friction Factor 와 관련된 단행본들이  대부분 1970년대 이전에 발행된 것으로 대중적인 저서로는 Crane사(현 Ingersoll Rand사) Technical Paper 410  Cameron사의 Hydraulic Handbook, 등이 있지만 그후 방대하게 재연구되어 발표된 내용들이 별로 없습니다.  (아마도 냉전시대 기밀사항으로 관리되어 온듯..) 

(4) Friction Factor의 Chart가 어떤 수식에 기반이 되어있는가 구별하는 방법은  Laminar Flow Range의 Reynols No. 1000에서의 값이 얼마인가를 알아보면 구별할 수 있습니다.    그 영영에서의 수식이  f = 16/Re 형태로 나타낸 것은 Fanning Factor Chart이고  f = 64/Re로 나타낸 것은 Moody 또는 Darcy Factor의 도표에 해당합니다.  수식에 쓰여져 있지 않을 경우  Re=1000에서의 마찰계수가 0.016에 가까우면 Fanning이고 0.064에 가까우면 후자에 해당합니다.
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