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공학 과학기술 계산/유체 계산17

프란틀 수 (Prandtl number) 계산 프란틀 수 (Prandtl number) 는 열확산율에 대한 운동량 확산율의 비율로서, 운동량 전달과 열 전달의 관계를 나타내는 무차원수이다.일반적으로, 열 전달과 자유 및 강제 대류 계산에 자주 사용된다. 프란틀 수가 1보다 작으면 전도성 열전달이 주로 일어나며, 1보다 크면 대류 열 전달이 전도보다 더 중요하다. 프란틀 수는 계산을 위해 다음과 같이 표현될 수 있다. (식 1) Pr = viscous diffusion rate / thermal diffusion rate = ν / α = (μ/ρ) / (k/Cp*ρ) = μ*Cp / k 여기서,ν : 동점도 (kinematic viscosity), m2/s α : 열확산 계수 (thermal diffusivity), m2/s μ : 점성도 (dyna.. 2024. 6. 21.
수직 타원형 탱크 부피 (Vertical Elliptical Tank Volume) 계산 수직 타원형 탱크 (Vertical Elliptical Tank)의 용량을 m3과 리터(liter) 단위로 계산한다.탱크의  직경, 길이와 채워진 깊이를 입력하여 탱크 내 액체의 부피를 구할 수 있다. 또한 채워진 액체의 밀도를 입력하면, 중량도 알 수 있다.  아래 밀도의 기본값은 물의 밀도이다.  탱크 길이, L (cm) : 탱크 높이, A (cm) : 탱크 폭, B (cm) : 채워진 깊이, H (cm) : 액체 밀도 (g/cm3) : 지우기      계산탱크에 채워진 부피, V (m3) : 탱크에 채워진 부피, V (liter) : 액체 충진율 (%) : 액체 중량 (kg) : " data-ke-type="html">HTML 삽입미리보기할 수 없는 소스 2024. 5. 31.
수평 타원형 탱크 부피 (Horizontal Elliptical Tank Volume) 계산 수평 타원형 탱크 (Elliptical Tank)의 용량을 m3과 리터(liter) 단위로 계산한다.탱크의  직경, 길이와 채워진 깊이를 입력하여 탱크 내 액체의 부피를 구할 수 있다. 또한 채워진 액체의 밀도를 입력하면, 중량도 알 수 있다.  예를 들어, 탱크의 높이가 A, 탱크의 너비 B, 유체 높이가 h 이면 타원형 면적은 아래와 같다. (식 1) 면적 = (AB/4) [arccos(1-2h/A) – (1-2h/A) sqrt(4h/A – 4h2/A2)] 탱크의 길이가 L 인 경우 유체의 부피는 아래 식으로 구한다. (식 2) 부피 = (ABL/4)[arccos(1-2h/A) - (1-2h/A) sqrt(4h/A – 4h2/A2)] 여기서, arccos 는 라디안 단위이다. 아래 밀도의 기본값은 물.. 2024. 5. 31.
교반기 임펠러의 레이놀즈 수 (Reynolds number for a mixing impeller) 계산 산업용 교반기 설계시 레이놀즈 수를 고려하는 것은 중요하다. 이는 임펠러 형상의 선택, 임펠러 직경과 탱크 직경, 임펠러 회전 속도에 영향을 미친다. 예를 들어, 일반적인 난류 시스템은 고효율 축류 hydrofoil  임펠러를 사용한다. 그러나 낮은 레이놀즈 수 시스템에는 앵커 또는 이중 나선 임펠러가 필요할 수 있다. 교반기 임펠러의 레이놀즈 수는 아래 식에 임펠러 직경, 회전속도, 점도 및 비중의 재료 특성을 입력하여 계산할 수 있다. (식 1) Re = D2 * n * ρ / μ Re = 레이놀즈 수 (무차원)n = 임펠러 회전속도 (revolution per second, 1/s)D = 임펠러 직경 (m)ρ = 액체 비중 (kg/m3)μ = 액체 점도 (N-s/m2), 1 (N-s)/m2 =  1.. 2024. 5. 12.
푸아죄유 (Poiseuille’s Law)의 법칙 및 유량 계산 푸아죄유 (Poiseuille’s Law)의 법칙은 원통형 튜브를 통과하는 유체의 체적 유량 Q 와 튜브 끝단 사이의 압력 저하 ΔP 에 관한 방정식이다. 비압축 유체 층류의 경우 체적 유량은 압력 차이를 점성 저항으로 나눈 값이며, 이 저항은 점도와 길이에 선형적으로 비례하지만 반경의 4승에 반비례한다. 상당한 난류가 없는 경우, 뉴턴 유체에 대한 실험과 일치하는 것으로 증명되었다. Poiseuille 의 법칙 공식 은 다음과 같다. (식 1) Q = π r 4 (P1 – P2) / 8μL 여기서, Q : 체적유량 (m3/s) P1과 P2 : 파이프 양단의 압력 (Pa) r : 파이프의 반경 (m) μ : 유체의 점도 (Pa-s) L : 파이프의 길이 (m) R = 8μL/πr 4, 유동 저항 이다. .. 2024. 4. 20.
압력차이로 질량 유량 (Mass Flow Rate) 계산 단면적이 다양한 파이프를 통과하는 유체 흐름과 같이 압력 차이가 있는 경우, 아래와 같이 질량 유량을 계산할 수 있다. 베르누이 방정식에 따르면, 동일한 유선을 따라 흐르는 두 점의 유체의 압력과 유속의 관계는 아래와 같다. (식 1) P1 ​+ 1/2 ρ V12 ​​+ ρ g h1​ = P2​ + 1/2 ρ V22 ​​ + ρ g h2 ​ 고도 위치의 변화가 없다고 가정하면 (h1=h2), 위의 식은 (식 2) P1 ​+ 1/2 ρ V12 = P2​ + 1/2 ρ V22 이다. 유체의 체적 유량은 두 지점에서 동일하므로 (식 3) Q = V1 * A1 = V2 * A2 이다. 식 2와 3으로부터, (식 4) ρ2 V22 (1-A22 /A12 ) = 2 ρ (P1-P2) (식 5) ρ V2 = SQRT .. 2024. 4. 19.
질량 유량을 체적 유량 (Mass Flow to Volume Flow) 으로 변환 계산 질량 유량 (Mass Flow)은 단위 시간당 특정 단면적을 통과하는 유체의 질량을 나타내고, 체적 유량 (Volume Flow)은 단위 시간당 특정 단면적을 통과하는 유체의 부피를 나타낸다. 유체의 질량이나 부피를 다룰 때 동작에는 차이가 있다. 부피는 온도, 압력 등 공정 조건의 변화에 ​​의해 영향을 받지만 질량은 영향을 받지 않는다.가스 또는 액체의 밀도는 온도와 압력에 따라 달라지는데, 일반적으로 온도가 높으면 밀도가 낮아지고 압력이 높아지면 밀도가 높아진다. 즉, 질량 유량은 유체의 밀도에 따라 달라지며 유체의 질량이 중요한 공정에서 사용하며, 체적 유량은 유체의 압축성, 온도 및 압력 변화의 영향을 받으며 유체 체적이 중요한 응용 분야에서 사용한다.  아래 식과 같이 체적 유량은 질량 유량을.. 2024. 4. 19.
누셀 수 (너셀 수, Nusselt Number) 계산 누셀 수 (Nusselt Number)는 유체 경계 에서 경계를 통과하는 대류 열 전달과 전도성 열 전달의 비율로 정의된다. Nu로 표시되며, 열유체 연구에 사용되는 유체와 고체 표면 사이의 열 전달 속도를 설명하는 데 사용하는 무차원 수이다. 일반적으로 유체 이동이 열 전달에 영향을 미치는 열 교환기, 공조기기, 기계 냉각시스템 및 기타 열 시스템과 관련된 상황에서 사용된다. 누셀 수는 유체 특성, 흐름 특성, 표면 거칠기 및 열전달 시스템 등의 영향을 받는다. Nu = 1 이면 대류가 거의 없이 전도로만 열이 전달되는 것을 의미하며 정지된 유체를 나타낸다. Nu > 1 이면 대류에 의한 열 전달이 전도를 통한 열 전달을 능가함을 나타내며, 일반적으로 1~10은 슬러그 흐름 또는 층류 흐름을, 100 .. 2024. 4. 7.
레이놀즈 수 (Re, Reynolds Number)계산 레이놀즈 수 (Re)는 유체의 관성력과 점성력 의 비율로 정의되며, 레이놀즈수는 무차원수이다. 여기서 관성력은 유체의 운동량과 관련이 있다. 그들은 속도 변화에 저항하고 유체 운동이 계속 되도록 한다. 점성력은 운동을 방해하고 흐름을 느리게 만든다. 레이놀즈 수는 아래 식으로 구한다. (식 1) Re = inertial force / viscous force = ρVL /μ = VL / ν ρ : Density of the fluid (kg/m3) V : Velocity of the flow (m/s) L : 특성 길이 (characteristic length) (m) μ : Dynamic viscosity of the fluid (kg/m⋅s = 1,000 cP) ν : Kinematic viscosi.. 2024. 4. 4.
공기 덕트 속도 (Air Duct Velocity) 계산 공기 덕트 속도는 공기가 덕트를 통해 이동하는 속도로, m/s 또는 fpm (분 당 피트)으로 측정한다. 아래 식에 덕트 체적 유량과 단면적을 입력하여 덕트 내의 공기 속도를 계산할 수 있다. (식 1) v = V / A 여기서, v : 덕트 내 공기 속도 (m/s), 1 m/s = 196.85 fpm, 1 fpm = 0.00508 m/s V : 체적 유량 (m3/s), 1 CFM = 0.00047194745 m3/s, 1 m3/s = 2,118.88 CFM A : 덕트 단면적 (m2) 이다. HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2024. 2. 25.
펌프 샤프트 동력(Pump Shaft Power) 계산 펌프 샤프트 동력(Ps, Pump Shaft Power)은 시스템을 통해 유체를 이동시키기 위해 펌프가 필요한 에너지의 양을 나타내며, 단위는 W 또는 HP 이다. 즉, 이 펌프 샤프트 동력은 모터에서 펌프 샤프트로 공급되는(입력되는) 동력이다. 이는 펌프 유압 출력과 펌프 효율에 따라 달라진다. 계산식은 아래와 같다. (식 1) Ps = Q * ρ * g * H / η 여기서, Ps : 펌프 샤프트 동력 (kW) Q : 펌프 유량 (m3/hr) ρ : 유체 밀도 (kg/m3) g : 중력가속도 (9.81 m/s2) H : 펌프 양정, pump head (m) η (= Ph / Ps) : 펌프 효율 (%) Ph (= Q * ρ * g * H) : 펌프 유압 출력 (kW) 이다. 펌프 유압 출력(Ph)은 .. 2024. 1. 1.
유체 배출 속도 및 유량 계산 탱크나 용기를 비울 때 유체 배출 속도, 체적 유량과 질량 유량은 아래 식으로 계산할 수 있다. (식 1) 배출 속도, V (m/s) = (2 g H )1/2 (식 2) 체적 유량 , Qv = Cd * A * (2 g H)1/2 (식 3) 질량 유량, Qm = ρ * Qv 여기서, H : 유체 높이(m) g : 중력가속도, 9.81 m/s2 Cd : 배출계수(discharge coefficient) 로, 출구의 형태에 따라 다른 값을 가진다. (아래 그림 2 참조) a) Sharp-edged Cd=0.61, b) Rounded Cd=0.98, c) Short tube Cd=0.8, d) Borda Cd=0.51 A : 출구 단면적(m2) ρ : 유체 밀도 (kg/m3) 이다. HTML 삽입 미리보기할 수.. 2023. 12. 28.

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