공학 과학기술 계산/유체 계산21 유체 덕트 압력 강하 (Duct Pressure Drop) 계산 HVAC 시스템을 설계시 유체 덕트 압력 강하 (Duct Pressure Drop) 계산을 수행한다.압력 강하는 유체가 흐르는 파이프의 길이에 따른 압력 변화이다. 파이프내 유체의 속도와 점도에 따라 유체 흐름에 대한 저항은 달라지며, 이 때 압력 강하는 파이프 내의 마찰 전단력에 직접 비례한다. 압력 강하는 다음 공식을 사용하여 계산한다. (식 1) Pd = f * (L/D) * (1/2) * ρ * V 2 (Darcy-Weisbach 방정식)Pd : 압력 강하 (N/m2), 1 N = 1 kg-m/s2 f : Darcy Friction Factor (무차원), Darcy 마찰 계수 (f)는 Reynolds 수와 파이프 벽의 거칠기에 따라 달라진다.L : 파이프 길이 (m)D : 파이프 직경 (m)ρ.. 2024. 9. 30. 덕트의 등가 직경 (Duct Equivalent Diameter) 계산 덕트의 단면 형상은 사각형, 원형 등 으로 다양하다.이 때 사각형 덕트와 동일한 공기 흐름 저항을 갖는 원형 덕트의 직경을 구하는 경우가 있으며, HVAC에서 이를 등가 직경 (Duct Equivalent Diameter) 이라고 한다. 아래 식으로 원하는 사각형 덕트 너비와 높이를 입력하여, 등가 직경을 계산할 수 있다. (ASHRAE Formula) (식 1) De = 1.3 (ab) 0.625 / (a+b) 0.25De = 사각형 덕트와 길이가 같고 유체 저항과 공기 흐름이 같은 원형 덕트의 직경 (mm or cm)a = 덕트의 너비 (mm or cm)b = 덕트의 높이 (mm or cm) 덕트 너비 : 덕트 높이 : 지우기 계산등가 직경 : " data-k.. 2024. 9. 24. 푸리에 수 (Fourier Number) 계산 푸리에 수 (Fourier Number) 는 열전도율 과 열에너지 저장율의 비율이며, 비정상 상태 물질 전달 연구에 사용되는 무차원 수 이다. 아래 식과 같이, 열전달에 대한 푸리에 수는 열 확산율과 특성 시간의 곱을 특성 길이의 제곱으로 나눈 값과 같다. (식 1) Fo = conduction transport rate / thermal storage rate = αt / L2 확산 과도 물질 전달의 경우 푸리에 수는 다음과 같이 정의한다. (식 2) Fo = diffusion transport rate / mass storage rate = Dt / L2 여기서,Fo = 푸리에 수α = k / Cp-ρ , 열 확산율, thermal diffusivity (m2/s)D = 확산 계수, diffusion.. 2024. 7. 18. 스토크스 법칙 (Stokes' Law) 계산 스토크스의 법칙은 유체 속의 물체의 운동을 설명하는 법칙으로, 점성 유체가 매우 작은 레이놀즈 수를 가진 구형 물체 (입자)에 가하는 마찰력에 대한 관계를 나타낸다. 이 공식을 사용하여 입자가 유체를 통과할 때 입자에 작용하는 점성력 (항력)을 계산할 수 있다. 이 때 항력은 입자의 속도와 유체의 점도에 비례하며 아래 식으로 구한다. (식 1) F = 6π * r * η * v 여기서,F : 항력 (N, kg-m/s2)v : 입자에 대한 유체 속도 (m/s)r : 입자의 반경 (m)η : 유체의 점성 계수 (Pa-s, kg/m-s)이다. 점도계에서 떨어지는 구체의 최종 속도는 유체를 통과할 때 얻을 수 있는 최대 속도이다. 이 속도에서 항력과 중력은 평형 상태에 있다. 스토크스 법칙에 따라 점성 유체로.. 2024. 7. 6. 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. 이전 1 2 다음
