유량계와 액면계

Flow and Level Instruments

유량은 차압으로, 액면은 압력차나 부력·전극으로 재요. 측정 원리를 알면 지시 이상 원인을 빠르게 좁혀요. 계측기기 운영관리의 현장 감각이에요. 차압 슬라이더로 유량 상대값 변화를 따라가 봐요.

얼마나 흐르는가, 얼마나 차 있는가

연료와 급수가 얼마나 흐르는지는 유량계로, 보일러와 탱크에 얼마나 차 있는지는 액면계로 잽니다. 유량은 조임으로 만든 차압에서, 액면은 압력차나 부표, 전극으로 알아냅니다.

👀 유량계와 액면계의 큰 갈래

①차압식 유량계: 오리피스·벤투리·플로노즐로 조임 → 차압으로 유량 산출

②면적식(로터미터): 부자가 뜨는 높이로 유량 지시

③용적식·터빈식·전자식·초음파식 등 직접 계측형

④액면계: 유리관식·차압식·플로트식·전극식·정전용량식

차압식 유량계: 유량은 차압의 제곱근

차압 Δp25 kPa

현재 유량 (상대값)

Δp = 25 kPa → Q = 50.0

Q = 유량계수 × √Δp

📏 제곱근 관계가 부르는 실무 주의

①유량은 차압의 제곱근이라 저유량에서 차압이 매우 작다

②그래서 차압식은 유량 측정 범위(레인지어빌리티)가 좁다

③유량을 2배로 하려면 차압은 4배가 필요하다

④오리피스가 가장 경제적, 벤투리는 압력손실이 작다

액면계: 수위를 알아내는 네 가지 방식

💡 상황에 맞는 액면계 선정

①유리관식: 간단·직관적이나 고압·대형 탱크엔 부적합

②차압식: 압력차로 밀폐·가압 탱크 수위 측정에 강함

③플로트식: 구조 간단, 넓은 범위 연속 지시

④전극식: 상하한 경보·급수 제어(온오프)에 많이 쓴다

유량계 분류와 핵심 공식

유량계 분류

측정원리에 따른 유량계 분류

차압식 유량

Q = C·A·√(2Δp/ρ)

C=유량계수, A=조임부 면적, Δp=차압, ρ=밀도

유량과 차압

Q ∝ √Δp

차압이 4배면 유량은 2배 (제곱근 관계)

차압식 액면

h = Δpρ·g

바닥과 상부의 압력차로 액면 높이를 환산

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①차압식 유량계 Q = C·A·√(2Δp/ρ), 유량은 차압의 제곱근에 비례

②차압 4배 → 유량 2배, 그래서 측정범위(턴다운)가 좁다

③오리피스=경제적·손실 큼, 벤투리=손실 작음, 플로노즐=중간

④액면계: 유리관식·차압식·플로트식·전극식

⑤전극식은 상하한 수위 검출·급수 온오프 제어에 사용

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 차압식 유량계에서 차압이 4배가 되면 유량은? (답: 2배, 제곱근 관계)

②[기출유형] 압력손실이 가장 작은 차압식 조임기구는? (답: 벤투리관)

③[기출유형] 도전성 액체에 닿으면 통전해 수위를 검출하는 액면계는? (답: 전극식)