일반 설명
이름에서 알 수 있듯이 유체는 흐르는 성질을 가지고 있습니다. 고체와 달리 유체는 전단 응력에 의해 변형되는데, 그 전단 응력의 크기가 아무리 작더라도 변형이 일어납니다. 변형이 일어나려면 충분한 시간이 경과해야 한다는 것이 유일한 조건입니다. 이러한 의미에서 유체는 형태가 없습니다.
유체는 액체와 기체로 나눌 수 있습니다. 액체는 압축성이 매우 약하고, 열린 용기에 담으면 자유 표면이 생깁니다. 반면에 기체는 항상 팽창하여 용기를 채웁니다. 증기는 액체 상태에 가까운 기체입니다.
엔지니어가 주로 다루는 액체는 물입니다. 물에는 최대 3%의 공기가 용해되어 있을 수 있으며, 이 공기는 대기압보다 낮은 압력에서 방출되는 경향이 있습니다. 따라서 펌프, 밸브, 파이프라인 등을 설계할 때 이를 고려해야 합니다.
디젤 엔진 수직 터빈 다단 원심 직렬 샤프트 배수 펌프는 주로 부식이 없고, 온도가 60°C 미만이며, 부유 고형물(섬유질, 미세 입자 제외) 함량이 150mg/L 미만인 하수 또는 폐수를 이송하는 데 사용됩니다. VTP형 수직 배수 펌프는 VTP형 수직 워터 펌프의 한 종류로, 증압 및 칼라 구조를 기반으로 하며, 튜브 윤활유는 물로 설정됩니다. 60°C 이하의 온도에서 작동 가능하며, 일정량의 고형 입자(예: 고철, 미세 모래, 석탄 등)를 포함하는 하수 또는 폐수를 이송할 수 있습니다.
유체의 주요 물리적 성질은 다음과 같이 설명됩니다.
밀도(ρ)
유체의 밀도는 단위 부피당 질량입니다. SI 단위계에서는 kg/m³로 표현됩니다.3.
물은 밀도가 최대인 1000 kg/m³에 도달합니다.34°C에서 물의 밀도는 1000kg/m³입니다. 온도가 증가함에 따라 밀도가 약간 감소하지만, 실제적인 계산에서는 물의 밀도를 1000kg/m³로 간주합니다.3.
상대 밀도는 액체의 밀도를 물의 밀도로 나눈 값입니다.
비중(w)
유체의 비중은 단위 부피당 질량입니다. Si 시스템에서 비중은 N/m³로 표현됩니다.3정상 온도에서 w는 9810 N/m입니다.3또는 9.81 kN/m3(약 10 kN/m)3 (계산의 편의를 위해)
비중(SG)
유체의 비중은 일정 부피의 액체의 질량과 동일 부피의 물의 질량의 비율입니다. 따라서 비중은 유체의 밀도와 순수한 물의 밀도의 비율이기도 하며, 일반적으로 모든 값은 15°C에서 측정됩니다.
모델 번호: TWP
TWP 시리즈 이동식 디젤 엔진 자흡식 웰포인트 워터 펌프는 싱가포르의 DRAKOS PUMP와 독일의 REEOFLO사가 공동 설계한 비상용 펌프입니다. 이 시리즈 펌프는 입자를 포함하는 모든 종류의 깨끗하고 중성인 유체 및 부식성 유체를 이송할 수 있으며, 기존 자흡식 펌프의 여러 단점을 해결합니다. 독특한 건식 운전 구조로 최초 시동 시 유체 없이 자동 시동 및 재시동이 가능하며, 흡입 양정은 9m 이상입니다. 뛰어난 유압 설계와 독창적인 구조로 75% 이상의 높은 효율을 유지합니다. 또한 다양한 설치 구조를 선택할 수 있습니다.
체적 탄성 계수(k)
실제적인 목적에서 액체는 비압축성으로 간주될 수 있습니다. 그러나 파이프 내의 비정상 유동과 같은 특정 경우에는 압축성을 고려해야 합니다. 체적 탄성 계수 k는 다음과 같이 주어집니다.
여기서 p는 부피 V에 가해지는 압력 증가량으로, 이로 인해 부피 AV가 감소합니다. 부피 감소는 밀도의 비례적인 증가와 관련되어야 하므로, 식 1은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
물의 압축률(k)은 일반적인 온도와 압력에서 약 2,150 MPa입니다. 따라서 물은 강철보다 약 100배 더 압축성이 높습니다.
이상적인 유체
이상 유체 또는 완전 유체는 유체 입자 사이에 접선 응력이나 전단 응력이 없는 유체입니다. 작용하는 힘은 항상 단면에 수직으로 작용하며 압력과 가속도력으로 제한됩니다. 실제 유체는 이 개념을 완벽하게 만족하지 못하며, 모든 운동 유체에는 접선 응력이 존재하여 운동에 감쇠 효과를 미칩니다. 그러나 물을 포함한 일부 액체는 이상 유체에 매우 가깝기 때문에 이러한 단순화된 가정을 통해 특정 유동 문제를 해결하는 데 수학적 또는 그래프적 방법을 적용할 수 있습니다.
모델 번호: XBC-VTP
XBC-VTP 시리즈 수직 장축 소방 펌프는 최신 국가 표준 GB6245-2006에 따라 제조된 단단 및 다단 디퓨저 펌프 시리즈입니다. 또한 미국 소방협회(USFPA) 표준을 참고하여 설계를 개선했습니다. 이 펌프는 주로 석유화학, 천연가스, 발전소, 방직, 부두, 항공, 창고, 고층 건물 등의 산업 분야에서 소방 용수 공급에 사용됩니다. 또한 선박, 해상 탱크, 소방선 등의 급수에도 적용할 수 있습니다.
점도
유체의 점성은 접선 응력 또는 전단 응력에 대한 저항을 나타내는 척도입니다. 점성은 유체 분자 간의 상호작용과 응집력에서 비롯됩니다. 모든 실제 유체는 정도의 차이는 있지만 점성을 가지고 있습니다. 고체에서의 전단 응력은 변형률에 비례하는 반면, 유체에서의 전단 응력은 전단 변형률의 변화율에 비례합니다. 따라서 정지 상태에 있는 유체에는 전단 응력이 존재할 수 없습니다.
그림 1. 점성 변형
두 판 사이에 갇힌 유체를 생각해 봅시다. 두 판은 매우 짧은 거리 y만큼 떨어져 있습니다(그림 1). 아래쪽 판은 정지해 있고 위쪽 판은 속도 v로 움직이고 있습니다. 유체의 운동은 서로 자유롭게 미끄러질 수 있는 무한히 얇은 층 또는 라미나의 연속으로 일어난다고 가정합니다. 횡류나 난류는 없습니다. 정지해 있는 판에 인접한 층은 정지해 있고, 움직이는 판에 인접한 층은 속도 v를 가지고 있습니다. 전단 변형률 또는 속도 기울기는 dv/dy입니다. 동점성 계수, 또는 간단히 점성 계수 μ는 다음과 같이 주어집니다.
하도록 하다:
점성 응력에 대한 이 표현식은 뉴턴이 처음으로 제시했으며 뉴턴의 점성 방정식으로 알려져 있습니다. 거의 모든 유체는 일정한 비례 계수를 가지며 뉴턴 유체라고 불립니다.
그림 2. 전단 응력과 전단 변형률의 관계.
그림 2는 방정식 3을 그래프로 나타낸 것으로, 전단 응력 하에서 고체와 액체의 서로 다른 거동을 보여줍니다.
점도는 센티포이즈(Pa·s 또는 Ns/m)로 표시됩니다.2).
유체 운동과 관련된 많은 문제에서 점성은 밀도와 함께 μ/p(힘과 무관) 형태로 나타나며, 동점성 계수라고 알려진 단일 항 v를 사용하는 것이 편리합니다.
중질유의 경우 ν 값은 900 x 10에 달할 수 있습니다.-6m2공기의 동점성 계수는 15°C에서 1.14 x 10⁻⁶ m²/s에 불과한 반면, 상대적으로 점도가 낮은 물의 동점성 계수는 1.14 x 10⁻⁶ m²/s입니다. 액체의 동점성 계수는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 실온에서 공기의 동점성 계수는 물의 약 13배입니다.
표면 장력과 모세관 현상
메모:
응집력은 유사한 분자들끼리 서로 끌어당기는 힘입니다.
접착력은 서로 다른 분자들이 서로에게 가지는 인력입니다.
표면 장력은 물방울이 수도꼭지에서 공중에 떠 있을 수 있게 하고, 용기에 액체를 넘치지 않게 채울 수 있게 하며, 바늘이 액체 표면에 뜰 수 있게 하는 물리적 성질입니다. 이러한 현상들은 모두 서로 섞이지 않는 다른 액체나 기체와 접하는 액체 표면의 분자들 사이의 응집력 때문입니다. 마치 표면이 균일하게 응력을 받는 탄성 막으로 이루어져 있어 항상 표면적을 수축시키려는 경향이 있는 것과 같습니다. 따라서 액체 속의 기포나 대기 중의 물방울이 대략 구형인 것을 알 수 있습니다.
자유 표면의 임의의 가상의 선에 작용하는 표면 장력은 선의 길이에 비례하며 선에 수직인 방향으로 작용합니다. 단위 길이당 표면 장력은 mN/m로 표시됩니다. 표면 장력의 크기는 매우 작아서, 상온에서 공기와 접촉하는 물의 경우 약 73 mN/m입니다. 표면 장력은 공기와의 접촉면의 크기가 커질수록 약간 감소합니다.i온도가 점점 높아짐에 따라.
수리학의 대부분 응용 분야에서 표면 장력은 정수압 및 동압에 비해 관련 힘이 일반적으로 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에 중요성이 미미합니다. 표면 장력은 자유 표면이 존재하고 경계면의 크기가 작을 때만 중요합니다. 따라서 수리 모델의 경우, 실제 환경에서는 중요하지 않은 표면 장력 효과가 모델 내 유동 거동에 영향을 미칠 수 있으며, 시뮬레이션 결과를 해석할 때 이러한 오차 발생 가능성을 고려해야 합니다.
표면 장력 효과는 대기에 노출된 작은 구멍의 관에서 매우 두드러지게 나타납니다. 이러한 관은 실험실의 압력계 관이나 토양의 열린 공극과 같은 형태를 띨 수 있습니다. 예를 들어, 작은 유리관을 물에 담그면 그림 3에서처럼 물이 관 안에서 위로 올라가는 것을 볼 수 있습니다.
관 속 물의 표면, 즉 메니스커스는 위쪽으로 오목합니다. 이러한 현상을 모세관 현상이라고 하며, 물과 유리의 접선 접촉은 물 내부의 응집력이 물과 유리 사이의 접착력보다 작다는 것을 나타냅니다. 자유 표면에 인접한 관 내부의 물의 압력은 대기압보다 낮습니다.
그림 3. 모세관 현상
수은은 그림 3(b)에서 나타낸 바와 같이 다소 다른 양상을 보입니다. 응집력이 접착력보다 크기 때문에 접촉각이 더 크고, 메니스커스는 대기 쪽으로 볼록한 면을 가지며 움푹 들어가 있습니다. 자유 표면에 인접한 압력은 대기압보다 높습니다.
압력계와 게이지 유리에서 모세관 현상을 방지하려면 직경이 10mm 이상인 관을 사용해야 합니다.
모델 번호: ASN ASNV
ASN 및 ASNV 모델 펌프는 단단 이중 흡입 분할 볼류트 케이싱 원심 펌프로, 상수도, 에어컨 순환, 건물, 관개, 배수 펌프장, 발전소, 산업용수 공급 시스템, 소방 시스템, 선박, 건축 등에서 액체 이송용으로 사용됩니다.
증기압
충분한 운동 에너지를 가진 액체 분자는 액체의 자유 표면에서 액체 본체 밖으로 튕겨져 나와 증기 상태가 됩니다. 이 증기가 가하는 압력을 증기압(P)이라고 합니다. 온도가 상승하면 분자 운동이 활발해지고 증기압도 증가합니다. 증기압이 액체 위의 기체 압력과 같아지면 액체는 끓습니다. 15°C에서 물의 증기압은 1.72 kPa(1.72 kN/m³)입니다.2).
기압
지표면의 대기압은 기압계로 측정합니다. 해수면에서의 대기압은 평균 101kPa이며, 이 값으로 표준화됩니다. 고도가 높아질수록 대기압은 감소하는데, 예를 들어 1,500m에서는 88kPa까지 낮아집니다. 해수면에서 수주에 해당하는 높이는 10.3m이며, 이를 흔히 수기압계라고 부릅니다. 하지만 이 높이는 가상의 값인데, 물의 증기압 때문에 완전한 진공 상태가 될 수 없기 때문입니다. 수은은 증기압이 무시할 수 있을 정도로 낮기 때문에 훨씬 더 우수한 기압계 액체입니다. 또한, 수은은 밀도가 높아 해수면에서 약 0.75m의 적당한 높이의 수주를 형성합니다.
수리학에서 접하는 대부분의 압력은 대기압보다 높고 상대적인 값을 기록하는 계측기로 측정되기 때문에 대기압을 기준압(즉, 0)으로 간주하는 것이 편리합니다. 이때 대기압보다 높은 압력은 게이지 압력, 대기압보다 낮은 압력은 진공 압력이라고 합니다. 만약 실제 0 압력을 기준압으로 삼는다면, 압력을 절대압이라고 합니다. NPSH를 다루는 5장에서는 모든 수치를 절대 수압계 기준으로 표현합니다. 해수면 = 0 bar 게이지 압력, 1 bar 절대 압력 = 101 kPa = 10.3 m 수압.
게시 시간: 2024년 3월 20일