소방유체역학›유체역학 기초

유량측정

Flow Measurement

피토관 — 유속을 재는 관

피토관: 전압공과 정압공의 수위차(Δh)로 유속 측정

수위차 Δh10 cm

피토관 유속

V = C_v √(2gΔh)

유속 = 속도계수 × √(2g × 수위차) — Cv ≈ 0.98~1.0

🌊 피토관의 원리

①전압공(유동 정면): 정압 + 동압(유동이 멈추며 압력 전환)

②정압공(관벽 수직): 정압만 측정

③두 수위차 Δh = V²/2g → V = √(2gΔh)

④비행기 속도계도 같은 원리 — 유체역학의 고전 도구

오리피스 vs 벤투리미터

오리피스: 급격한 축소로 축류 발생

유량계 종류0 오리피스

유량 측정 공식

Q = C_d A √(2gΔh)

유량 = 유량계수 × 단면적 × √(2g × 차압수두)

📊 3가지 계수

①속도계수 Cv = 실제속도/이론속도 (≈0.97)

②수축계수 Cc = 축류면적/구멍면적 (오리피스 ≈0.64)

③유량계수 Cd = Cv × Cc (오리피스 ≈0.62, 벤투리 ≈0.98)

④벤투리는 비싸지만 정확, 오리피스는 싸지만 손실 크다

위어 — 개수로 유량 측정

사각위어: 월류 높이 H로 유량 계산

월류 높이 H5 cm

사각위어

Q = 1.84 B H^3/2

프란시스 공식 — B: 위어 폭[m], H: 월류높이[m]

삼각위어(90°)

Q = 1.4 H^5/2

90° 삼각위어 — 소유량 측정에 유리

📐 위어의 특징

①사각위어: Q ∝ H^1.5 — 대유량 측정

②삼각위어: Q ∝ H^2.5 — 소유량 측정에 정밀

③소방 시험에서는 공식과 지수(3/2, 5/2) 구별이 핵심

④위어는 개수로(옥외)용 — 배관(폐수로)에는 오리피스/벤투리

총정리

피토관

V = C_v √(2gΔh)

점측정(한 점의 유속) — Cv ≈ 1.0

오리피스/벤투리

Q = C_d A √(2gΔh)

유량 측정 — Cd: 오리피스 0.62, 벤투리 0.98

위어

Q = C × B × Hⁿ

사각 n=3/2, 삼각(90°) n=5/2

🎯 시험 포인트

①Cd = Cv × Cc — 세 계수의 관계 필수 암기

②피토관은 '속도' 측정, 오리피스·벤투리는 '유량' 측정

③벤투리(Cd≈0.98) vs 오리피스(Cd≈0.62) — 손실 차이 이유

④사각위어 H^3/2, 삼각위어 H^5/2 — 지수 혼동 주의

⑤모든 공식의 핵심은 베르누이: 속도↑ 압력↓