배관 시스템이 식별되면 배관 시스템에는 두 가지 주요 유형의 압력 및 흐름 관계가 있습니다. 배관 시스템의 압력은 일반적으로 흐름을 증가시키지만 정확한 관계는 배관의 주요 저항 원인에 따라 달라질 수 있습니다. 체계. 마찰 저항이 지배적인 많은 시스템의 경우 압력 강하와 흐름 간의 관계는 2차입니다.
유체 역학에서 유속과 압력은 유체(액체 및 기체와 같은)가 파이프, 밸브 및 펌프와 같은 시스템을 통해 이동하는 방식을 설명하는 두 가지 기본 매개변수입니다.
유량과 압력의 관계를 이해하려면 유량과 압력이 무엇인지, 차압에서 유량을 계산하는 방법, 어떤 유량계를 사용하는지 이해해야 합니다.
압력 대 유량 대 파이프 직경
압력이란 무엇입니까?
압력: 이는 단위 면적당 유체가 가하는 힘을 나타냅니다. 이는 기호 P로 표시되며 일반적으로 파스칼(Pa), 바 또는 평방 인치당 파운드(psi)와 같은 단위로 측정됩니다.
Flow 란 무엇입니까?
흐름(Flow): 단위 시간당 주어진 표면이나 지점을 통과하는 유체의 양을 나타냅니다. 이는 종종 기호 Q로 표시되며 일반적으로 분당 리터(L/min) 또는 시간당 입방미터(m^3/h)와 같은 단위로 측정됩니다.
흐름은 또한 질량 흐름과 체적 흐름으로 구분됩니다. 유체의 양을 부피로 표현하면 이를 체적유량(volume flow)이라고 합니다. 액체의 양을 질량으로 표현하면 액체라고 한다. 질량 흐름.
장시간 독서 : 질량 유량 대 체적 유량
파이프 직경이란 무엇입니까?
파이프 직경은 파이프 벽이 상대적으로 얇을 때 파이프의 외경이 파이프의 내경과 거의 같다는 것을 의미합니다. 따라서 파이프 외경과 파이프 내경의 평균값을 파이프 직경으로 합니다.
일반적으로 일반적인 합성 재질 또는 금속 파이프를 말합니다. 그리고 내경이 큰 경우에는 내경과 외경의 평균값을 관경으로 한다.
미터법(mm)을 기준으로 하여 DN(metric unit)이라고 합니다.
압력이 흐름에 영향을 미치나요?
예, 압력은 흐름에 영향을 미칩니다. 그러나 이 효과는 시스템의 저항, 흐름 패턴, 유체의 특성 등과 같은 많은 요소의 영향을 받습니다. 유체 시스템을 설계하고 작동할 때 이러한 요소를 고려하여 시스템의 효율적이고 안전한 작동을 보장해야 합니다. 체계.
유속과 압력의 관계
우선 유량=유량×파이프 내경×파이프 내경×π¼4입니다. 따라서 기본적으로 유량과 유속 중 하나를 알고 다른 매개변수를 계산합니다.
그러나 파이프 직경 D와 파이프의 압력 P를 알면 유량을 계산할 수 있습니까?
대답은 파이프라인에서 유체의 유속과 유속을 아직 찾을 수 없다는 것입니다.
파이프 끝에 밸브가 있다고 상상해보십시오. 닫히면 튜브에 압력 P가 있습니다. 튜브의 유속은 XNUMX입니다.
따라서: 파이프의 유량은 파이프의 압력에 의해 결정되는 것이 아니라 압력 강하 파이프를 따라 기울기. 따라서 파이프라인의 유량과 유량을 찾기 위해서는 파이프라인의 길이와 파이프라인 양단의 압력차를 표시할 필요가 있습니다.
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질적 분석의 관점에서 본다면. 파이프라인의 압력과 흐름 사이의 관계는 비례합니다. 즉, 압력이 클수록 유속이 커집니다. 유속은 속도에 단면을 곱한 것과 같습니다.
파이프라인의 모든 섹션에서 압력은 한쪽 끝에서만 발생합니다. 즉 방향은 일방통행이다. 압력 방향의 배출구가 닫혀 있을 때(밸브 닫힘). 튜브의 유체는 금지됩니다. 일단 출구가 열립니다. 유속은 파이프라인의 압력에 따라 다릅니다.
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정량 분석을 위해 수리학적 모델 실험을 사용할 수 있습니다. 압력 게이지, 유량계를 설치하거나 흐름 용량을 측정합니다. 압력 파이프 흐름의 경우 계산할 수도 있습니다. 계산 단계는 다음과 같습니다.
- 파이프라인의 비저항 S를 계산합니다. 오래된 주철 파이프 또는 오래된 강관인 경우. 파이프라인의 비저항은 Sheverev 공식 s=0.001736/d^5.3 또는 s=10.3n2/d^5.33으로 계산할 수 있습니다. 또는 해당 양식을 확인하십시오.
- 파이프라인의 양쪽 끝에서 작업 헤드 차이 H=P/(ρg)를 결정합니다. 수평 낙차 h가 있는 경우(파이프의 시작 부분이 끝 부분보다 h만큼 높은 경우).
그러면 H=P/(ρg)+h
공식에서: H: m을 단위로 취함;
P: 배관 양단의 압력차(특정 구간의 압력이 아님).
P는 Pa이고; - 유량 Q 계산: Q = (H/sL)^(1/2)
- 유량 V=4Q/(3.1416 * d^2)
- 공식: Q —— 유량(m^3/s);
- H —— 파이프라인의 시작과 끝 사이의 수두 차이(m);
- L —— 파이프의 처음부터 끝까지의 길이(m).
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유량 및 압력 공식
압력과 유속을 언급하십시오. 많은 분들이 생각하실 것 같아요 베르누이 방정식.
다니엘 베르누이는 1726년에 처음 제안했습니다. “물이나 기류에서 속도가 낮으면 압력이 높습니다. 속도가 높으면 압력이 작습니다.” 우리는 그것을 "Bernoulli의 원리"라고 부릅니다.
이것은 유체역학의 연속체 이론방정식이 성립되기 전의 수력학의 기본원리이다. 그 본질은 유체 역학적 에너지의 보존입니다. 즉, 운동 에너지 + 중력 위치 에너지 + 압력 위치 에너지 = 상수입니다.
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그것을 알고 있어야합니다. Bernoulli 방정식은 역학적 에너지 보존으로부터 유도되기 때문입니다. 따라서 점도가 무시할 수 있고 비압축성인 이상적인 유체에만 적합합니다.
Bernoulli의 원리는 종종 다음과 같이 표현됩니다.
이 공식을 베르누이 방정식이라고 합니다.
어디에:
- p는 유체의 특정 지점의 압력입니다.
- v는 해당 지점에서의 유체의 유속입니다.
- ρ는 유체 밀도입니다.
- g는 중력 가속도입니다.
- h는 점의 높이입니다.
- C는 상수입니다.
다음과 같이 표현할 수도 있습니다.
가정 :
베르누이의 법칙을 사용하려면 다음과 같은 가정이 충족되어야 사용할 수 있습니다. 다음 가정이 완전히 충족되지 않으면 찾는 솔루션도 근사치입니다.
- 정상 흐름: 흐름 시스템에서 유체의 특성은 어느 지점에서나 시간에 따라 변하지 않습니다.
- 비압축성 흐름: 밀도가 일정하며 유체가 기체인 경우 마하수(Ma)<0.3이 적용됩니다.
- 마찰이 없는 흐름: 마찰 효과는 무시할 수 있고 점성 효과는 무시됩니다.
- 유체는 유선을 따라 흐른다: 유체 요소 흐름 유선을 따라. 유선은 서로 교차하지 않습니다.
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파이프의 유량을 계산하는 방법은 무엇입니까?
유량 Q는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
Q= A × v
에서:
Q는 유량이며 일반적으로 m³/s 또는 L/min으로 표시됩니다.
A는 파이프의 단면적이며 공식 π×(d/2)²(원형 파이프의 경우)를 사용하여 계산할 수 있습니다. 여기서 d는 파이프의 직경입니다.
v는 파이프 내 유체의 평균 유속(보통 m/s 단위)입니다.
따라서 파이프의 유량을 계산하려면 파이프의 직경과 유체의 속도를 알아야 합니다.
압력에서 유량을 계산하는 방법은 무엇입니까?
압력에서 직접 흐름을 계산하는 것은 압력 간의 관계가 많은 요소의 영향을 받기 때문에 더 복잡합니다. 파이프의 크기, 유체의 점도, 파이프의 거칠기 등. 그러나 일부 특정 조건에서는 다음 공식을 사용할 수 있습니다.
층류의 경우(느린 유속 및 원활한 유체 흐름):
Q=(πd^4△P)/(128*μ*L)
에서:
Q는 흐름이다.
d는 파이프의 직경입니다.
ΔP는 파이프 전체의 압력 차이입니다.
μ는 유체의 점도입니다.
L은 파이프의 길이입니다.
난류 흐름(더 빠른 흐름 및 불안정한 유체 흐름)의 경우 관계가 더 복잡하며 더 복잡한 공식이나 경험적 곡선을 사용해야 합니다.
요약하면, 압력에서 직접 유량을 계산하려면 여러 요소를 고려해야 합니다. 실제 응용 분야에서는 유량계를 사용하여 유량을 직접 측정하거나 소프트웨어 및 시뮬레이션 도구를 사용하여 유량을 추정하는 경우가 많습니다.
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그의 경력 전반에 걸쳐 Wu Peng은 수많은 국내 및 국제 엔지니어링 프로젝트에 참여했습니다. 그의 가장 주목할만한 프로젝트로는 정유 공장을 위한 지능형 제어 시스템 개발, 석유 화학 플랜트를 위한 최첨단 분산 제어 시스템 설계, 천연 가스 파이프라인을 위한 제어 알고리즘 최적화 등이 있습니다.