유체가 난류(Re＞30000)로 흐르고 있는 오리피스 유량계에 사염화탄… | [화공기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

오리피스 유량계에서 마노미터 읽음값으로부터 압력차를 구한 후 유속을 계산한다. 마노미터 양쪽 끝의 압력 평형식은 $\Delta P = (\rho_{Hg} - \rho_{fluid}) \cdot g \cdot h$이며, 여기서 비중을 이용하면 $\Delta P = g(\rho_0 \cdot S_{CCl_4} - \rho_0 \cdot S_{fluid}) \cdot h = \rho_0 \cdot g \cdot (1.6 - 0.8) \times 0.5 = \rho_0 \cdot g \cdot 0.4 \text{ m}$이다. 베르누이 방정식과 연속방정식을 적용한 오리피스 유량계 기본식은 $v = C_d \sqrt{2g \cdot \Delta h}$이고, 여기서 $\Delta h$는 마노미터 액주의 높이 차이에 유체와 마노미터액의 비중차가 반영된 등가 유체 기둥 높이이다. $\Delta h = (S_{CCl_4} - S_{fluid})/S_{fluid} \times h_{actual} = (1.6 - 0.8)/0.8 \times 0.5 = 0.8/0.8 \times 0.5 = 0.5 \text{ m}$로 계산되거나, 직접 압력차 기준으로 $v = C_d\sqrt{2g(S_{CCl_4}-S_{fluid})/S_{fluid} \times h} = 0.61 \times \sqrt{2 \times 9.81 \times (1.6-0.8)/0.8 \times 0.5}$이다. 분자를 계산하면 $2 \times 9.81 \times 0.8/0.8 \times 0.5 = 2 \times 9.81 \times 0.5 = 9.81$이므로 $v = 0.61 \times \sqrt{9.81} = 0.61 \times 3.132 = 1.91 \text{ m/s}$이다.