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등록자 운영자 날짜 2015-03-09
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제 목 : 유량 계측의 종류와 원리 및 구조

유량 계측의 종류와 원리 및 구조

1. 차압식 유량계
유체가 관로 사이를 흐를 때 압력 변화는 유량의 제곱에 비례한다는 원리를 이용, 관로 사이에 오리피스, 벤츄리, 노즐 등의 교축 기구를 설치하여 교축 기구의 전후 압력차를 측정하여 베르누이 방정식을 이용하여 유량을 계측한다. 가격이 저렴하고 간단하지만 압력 손실이 발생하고 고형물 침전이 있다.
1) 벤츄리 유량 계산식
(1) By Bernoulli Equation
P1/γ+ V1^2/2g + Z1=P2/γ+ V2^2/2g + Z2
P1-P2/γ=1/2g(V2^2-V1^2)-----(1)
(2) By 연속식
Q=A1*V1=A2*V2
(3) By 에너지 평형식
P1+(k+h)γ=P2(kγ+hγm)
P1-P2=h(γm-γ)
(4) P1-P2/γ=h(γm-γ)/γ
(5) h(γm-γ)/γ=1/2g{V2^2-(A2/A1)^2 V2^2}
=1/2g{(1-(A2/A1)^2 V2^2}
V2={2gh(γm-γ)/γ(1-(A2/A1)^2)}^0.5
(6)=A2V2=A2{2gh(γm-γ)/γ(1-(A2/A1)^2)}^0.5

2. 면적식 유량계
유로 사이에 테이퍼관을 설치하여 테이퍼관 내부에 플로트를 삽입하여 유량의 변화에 플로트의 중력과 부력에 의해 유량의 변화에 따라 상하로 이동하는 원리를 이용한다.

3. 전자식 유량계
페러데이 전자 유도 법칙을 이용하여 회전체에서 발생하는 전자석에 의한 유도 기전력이 유속의 변화에 비례함을 이용한다.
양방향 유량 측정이 가능하고 모든 유체의 적용이 가능하지만, 온도와 압력에 제한을 받으며 기포가 발생하면 측정 오차가 발생한다.
4. 초음파 유량계
도플러 효과를 이용하여 초음파를 발신한 후 반사파와의 주파수 차이를 검출하는 주파수계측방식과, 한쪽의 센서에서 초음파를 발신한 후 반대편 센스에서 수신하는 시간을 측정하는 음파 계측방식이 사용된다.
음파계측방식은 양방향 측정이 가능하나, 유체가 청수라야 가능하다. 또한, 주파수 계측방식은 이물질이 존재해야 측정이 가능하다.

5. 와류식 유량계
관내 유체 흐름이 “와류 발생체”를 설치하고, 칼만 와류의 주파수가 와류 발생체 직경에 반비례하고, 유속에 비례한다는 원리를 이용한다.(V/d)
와류 발생체의 형상계수와 밀접한 관련이 있으며, 진동인, 유체의 수질이 혼탁하면 정밀도가 크게 떨어진다.

6. 터빈식 유량계 (회전수에 비례 원리 이용)
7. 용적식 유량계 (되로 세는 원리 이용)
8. 열식 질량 유량계 (열전달 원리 이용)
9. 코리올리 질량 유량계 (코리올리 효과 이용)

10. 위어 유량계
1) 종 류
개수로의 유량측정에 사용되며 주로 삼각위어와 사각 위어가 사용된다. 삼각위어는 월류수심과 유량을 측정하여 유량계수를 구한다.

2) 위어 실험기구
1) 위어실험 장비
2) 훅크게이지, 포인트게이지
3) stop-watch
3) 위어 실험 방법
1) 위어판의 치수를 측정한 다음 흐름의 방향에서 볼 때 예리한 쪽이 먼저 오게 설치한다.
2) 벨브를 조금씩 열어 유체를 흐르게 한 후 수면이 노치 하단에 일치되게 하고 게이지를 수면에 맞추어 눈금을 읽는다.
(3) 벨브를 열어 수위를 증가 시킨 후, 수면이 일정해지면 게이지를 수면에 일치시키고 눈금을 읽는다.
4) 위와 같은 방법으로 유량을 조금씩 증가시키면서 유량을 측정한다.
5) 실험이 끝난 다음 실험을 통해 나온 자료를 이론유량의 차이를 계산하여 유량계수를 구한다.
4) 주의사항
(1) 수맥 상,하부의 압력이 대기압과 같아야 한다.
2) 접근 수로는 단면이 일정하고 길게하여 물결이 일어나지 않게 한다.
(3) 유량을 측정할 때 물이 넘치지 않게 받는다.
(4) 게이지를 읽을 때 수면과 일치되도록 한다.
5) 위어 유량계 이론식
1) 직사각형 위어
Q=C2/3b(2gh)^3/2
C: 유량계수
실험식: 이타다니, 데지마 공식
Q=C"bh^(3/2) (m^3/Sec)
C"=1.785+(0.00295/h)+0.237(h/hd)-0.428{(B-b)h/Bhd}^0.5+0.034(B/hd)^0.5
(2) 삼각형 위어
월류수심이 비교적 작아서 유량이 감소할 경우 삼각형 위어를 사용함이 좋다.
Q=8/15C{(2gh^5/2)}^0.5
실험식: 누마지 공식
Q=C"h^5/2
여기서,C"=1.354+(0.004/h)+(0.14+{0.2(hd)^0.5}^0.5(h/B-0.09)^2
이식은90°에 대한 것이다.

* 출처 : 피이에스기술사사무소(http://www.pes21.com)
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