게시판 > 질답게시판 > 압력손실에 대해서

스테파노 Stefano

07-11-09 12:44

질문 시 욧점을 구분하여 잘 질문하는 하는 것도 사회생활에 큰 도움이 됩니다.

Q1: <압력손실계수(또는 마찰계수?)가 압력과 어떤관계?>
A1: 마찰계수에 따라 배관의 압력손실이 달라집니다.
마찰계수는 비응축성유체의 경우에는 밀도와 점도가 달라지지 않으므로 압력에 무관하지만 압축성유체의 경우에는 마찰계수가 압력이 증가할수록 증가합니다.

Q2: <압력손실계수와 압력과의 관계가 선형인지, 이차식인지, 루트인지... 아니면 좀 더 복잡한 식이되는지...>
A2: 유체의 흐름 상태를 크게 층류흐름(Laminar Flow)과 난류흐름(Turbulent Flow)로 구분하고 그 중간의 상태를 Transition State Flow 로 나누는데 그 흐름 상태를 Reynolds No.의 크기로 구분하는 것이 일반적입니다.

(Re, Reynolds No., 단위없음) = (밀도*직경*선속도)/(점도).......................................(1)

마찰계수는 층류흐름에서는 Reynolds No.에 반비례하지만 그 밖의 영역에서는 복잡한 관계를 보입니다.

Friction Factor, f = 16/(Re).........................f: Fanning's Friction Factor.....................(2)

마찰계수는 관표면의 거칠기(ε), 관경(D)의 크기 등에도 마찰계수의 크기가 달라집니다 .
이에 대해서는 "Friction Factor" Through Piping"의 도표를 보면 알 수있습니다 .

f = function of (e/D, Reynolds No.)........................................................................(3)

Q3: <수직관에서의 정압 손실>
A3: 관에 흐름이 없다고 해도 수직배관에서 액의 꼭대기아 액의 바닥에서의 압력이 서로 다른데,
액의 기둥에 의해 중력장에서 나타내는 압력을 "정압(Static Pressure"라고 합니다 .
정압은 다음과 같이 계산됩니다.

액기둥에 의해 나타내는 압력, 정압 = (액의 단면적*높이)*(밀도)*(중력가속도)/액의 단면적)

Static Pressure, 압력단위 = (밀도)*(중력가속도)*(높이) = ρ * g * h............................(4)

예를들면
50 m이 되는 물기둥의 바닥면에서의 압력 = (1000 kg/m3)*(9.8 m/s2)*(50m)
= 490,000 (kg-m/s2)/m2 = 490,000 N/m2 = 490,000 Pa..........∵ 1 N=1 kg-m/s2, 1 Pa =1N/m2
= 4.9 bar = 4.836 atm.........................................................∵ 1 bar =10^5 Pa, 1 atm =1.01325 bar

**정압과는 관계없이 수직배관에서 유체가 흐르면 압력손실이 발생됩니다. 유량이 같다면 위로흐르나 아래로 흐르나 압력손실은 같습니다 . 압력손실은 다음과 같이 계산됩니다.

Pressure Loss, 압력단위 = 4 f (L/D)*(ρ)*(v^2/2)......................................................(5)
L=관길이, D=관내역, ρ=액의 밀도, v=액의 (평균)속도

여기서의 f는 마찰계수이며 단위가 없고 Reynolds No의 함수와 관의 마찰계수, 관의직경에 의해 결정됩니다.

Friction Factor Chart는 여기서 찾아볼 수 있습니다
위의 (5)식에 사용하는 기호들의 단위를 모두 SI Unit를 사용하면 압력손실은 Pascal (Pa)단위가 됩니다.

질문 시 욧점을 구분하여 잘 질문하는 하는 것도 사회생활에 큰 도움이 됩니다.

Q1: <압력손실계수(또는 마찰계수?)가 압력과 어떤관계?>
A1: 마찰계수에 따라 배관의 압력손실이 달라집니다. 
마찰계수는 비응축성유체의 경우에는 밀도와 점도가 달라지지 않으므로 압력에 무관하지만 압축성유체의 경우에는 마찰계수가  압력이 증가할수록 증가합니다.

Q2: <압력손실계수와 압력과의 관계가 선형인지, 이차식인지, 루트인지... 아니면 좀 더 복잡한 식이되는지...>
A2: 유체의 흐름 상태를 크게 층류흐름(Laminar Flow)과 난류흐름(Turbulent Flow)로 구분하고 그 중간의 상태를 Transition State Flow 로 나누는데  그 흐름 상태를 Reynolds No.의 크기로 구분하는 것이 일반적입니다.

(Re, Reynolds No., 단위없음) = (밀도*직경*선속도)/(점도).......................................(1)

마찰계수는 층류흐름에서는 Reynolds No.에 반비례하지만 그 밖의 영역에서는 복잡한 관계를 보입니다.

Friction Factor, f = 16/(Re).........................f: Fanning's Friction Factor.....................(2)

마찰계수는 관표면의 거칠기(ε), 관경(D)의 크기 등에도 마찰계수의 크기가 달라집니다 .
이에 대해서는  "Friction Factor" Through Piping"의 도표를 보면 알 수있습니다 .

f = function of (e/D, Reynolds No.)........................................................................(3)

Q3: <수직관에서의 정압 손실>
A3: 관에 흐름이 없다고 해도 수직배관에서 액의 꼭대기아 액의 바닥에서의 압력이 서로 다른데, 
액의 기둥에 의해 중력장에서 나타내는 압력을 "정압(Static Pressure"라고 합니다 .
정압은 다음과 같이 계산됩니다.

액기둥에 의해 나타내는 압력, 정압 = (액의 단면적*높이)*(밀도)*(중력가속도)/액의 단면적)

Static Pressure, 압력단위 = (밀도)*(중력가속도)*(높이) = ρ * g * h............................(4)

예를들면
50 m이 되는 물기둥의 바닥면에서의 압력 = (1000 kg/m3)*(9.8 m/s2)*(50m) 
= 490,000 (kg-m/s2)/m2 = 490,000 N/m2 = 490,000 Pa..........∵ 1 N=1 kg-m/s2,  1 Pa =1N/m2 
= 4.9 bar = 4.836 atm.........................................................∵ 1 bar =10^5 Pa, 1 atm =1.01325 bar

**정압과는 관계없이 수직배관에서 유체가 흐르면 압력손실이 발생됩니다.  유량이 같다면 위로흐르나 아래로 흐르나 압력손실은 같습니다 .  압력손실은 다음과 같이 계산됩니다.

Pressure Loss, 압력단위 = 4 f (L/D)*(ρ)*(v^2/2)......................................................(5)  
L=관길이, D=관내역, ρ=액의 밀도, v=액의 (평균)속도

여기서의 f는 마찰계수이며 단위가 없고 Reynolds No의 함수와 관의 마찰계수, 관의직경에 의해 결정됩니다.

Friction Factor Chart는 여기서 찾아볼 수 있습니다 
위의 (5)식에 사용하는 기호들의 단위를 모두 SI Unit를 사용하면 압력손실은 Pascal (Pa)단위가 됩니다.

스테파노 Stefano

07-11-10 18:47

Relative Roughness Factor(ε/D, 표면거칠기를 관내경으로 나눈 값)를 Parameter로 하고 Reynolds No.에 따라 Friction Factor가 어떻게 달라지는가를 도표로 나타낸 표를 아래 Site에서 찾아보세요.

http://images.google.co.kr/images?q=%22friction+factor%22&hl=ko&sourceid=gd&rls=GGLD,GGLD:2006-22,GGLD:ko&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi

주의할 사항은 앞선 글에서 Pressure Loss, 압력단위 = 4 f (L/D)*(ρ)*(v^2/2)......(5)식으로 나타낸 식의

우변에서 f를 나타낸 "Fanning's Friction Factor"와 이 값을 4배한 4f값을 나타낸 "Darcy's(or Moody's) Friction Factor"두종류가 있음에 주의해야 합니다.

4*(Fanning's Friction Factor) = Daycy's(or Moody's) Friction Factor.....................................(6)

granalma granalma

07-11-12 11:32

----------------------감사합니다.