마찰 손실 계산기
다르시-바이스바흐 식으로 관의 손실 수두와 압력 강하를 구합니다.
관 마찰 손실
SI 단위 측정값으로 지름이 일정한 직관의 주손실을 계산합니다.
관 마찰 손실 안내
마찰 손실은 흐르는 유체가 관 벽과 마찰하고 내부 전단을 겪으며 잃는 기계적 에너지입니다. 손실은 압력 감소로 나타나며 보통 미터 단위의 유체 수두 또는 킬로파스칼 단위의 압력으로 표현합니다. 이 계산기는 곧은 원형 관에서 정상 상태로 완전히 발달한 흐름에 폭넓게 적용되는 다르시-바이스바흐 식을 사용합니다.
식은 h = f(L/D)(v²/2g)입니다. h는 손실 수두, f는 다르시 마찰 계수, L은 관 길이, D는 내경, v는 평균 유속, g는 중력 가속도입니다. 압력 손실은 ΔP = ρgh로 구하며 ρ는 유체 밀도입니다. 계산기는 표준 중력 가속도 9.80665 미터 매 초 제곱을 사용하고 파스칼을 킬로파스칼로 변환해 표시합니다.
관 지름은 길이 대 지름 비를 바꾸고 유량이 일정할 때 유속도 바꾸므로 손실에 큰 영향을 줍니다. 다른 입력이 일정하면 유속이 두 배일 때 마찰 손실 수두는 네 배가 됩니다. 관 길이가 두 배이면 손실도 두 배입니다. 다르시 계수는 레이놀즈수와 상대 거칠기로 계산하거나 무디 선도에서 구해야 합니다. 패닝 계수는 먼저 네 배를 곱하지 않는 한 그대로 대입하지 마세요.
결과는 직관의 주손실만 나타냅니다. 실제 시스템은 엘보, 티, 밸브, 입구, 출구, 축소부와 장비에서도 에너지를 잃습니다. 이런 부차적 손실은 손실 계수로 모델링하거나 등가 관 길이로 변환할 수 있습니다. 공칭 관 크기가 아닌 실제 내경을 사용하고 밀도와 점도는 운전 온도에서 평가하세요. 이 계산기는 예비 펌프 선정, 관개 검토, 공정 배관, 냉난방 수배관 추정에 유용합니다. 최종 설계에는 모든 관 이음쇠, 높이 변화, 필요한 출구 압력, 과도 상태, 오염 여유 및 적절한 안전 여유를 포함해 안정적인 운전을 확보해야 합니다.
마찰 손실 예시
| 입력값 | 결과 | 설명 |
|---|---|---|
| f 0.02; L 100 m; D 0.1 m; v 2 m/s; ρ 1,000 | 4.0789 m; 40 kPa | 길고 좁은 수도관은 손실이 큽니다. |
| f 0.025; L 20 m; D 0.2 m; v 1 m/s; ρ 1,000 | 0.1275 m; 1.25 kPa | 유속을 낮추면 손실이 크게 줄어듭니다. |
| f 0.018; L 50 m; D 0.15 m; v 1.5 m/s; ρ 998 | 0.6883 m; 6.7388 kPa | 일반적인 중간 수준의 급수 조건입니다. |
마찰 손실 계산 방법
- 관 재질과 유동 상태에 맞는 다르시 마찰 계수를 구하세요.
- 직관 길이, 실제 내경, 평균 유속을 SI 단위로 측정하세요.
- 운전 온도에서의 유체 밀도를 입력하세요.
- 마찰 손실 계산을 선택하고 설계에 필요한 수두 또는 압력 결과를 사용하세요.
자주 묻는 질문
손실 수두와 압력 손실은 어떻게 다른가요?
손실 수두는 유체 단위 중량당 에너지 손실을 나타내며 밀도에 직접 의존하지 않습니다. 압력 손실은 손실 수두에 밀도와 중력 가속도를 곱한 값입니다.
밸브와 엘보도 포함되나요?
아니요. 결과는 직관의 주손실만 포함합니다. 적절한 저항 계수나 등가 길이로 관 이음쇠 손실을 추가하세요.
어떤 마찰 계수를 입력해야 하나요?
레이놀즈수와 상대 거칠기로 계산한 다르시 마찰 계수를 입력하세요. 패닝 계수는 여기서 사용하기 전에 네 배를 곱해야 합니다.
유속의 영향이 큰 이유는 무엇인가요?
다르시-바이스바흐 손실은 유속의 제곱에 비례합니다. 다른 물리량이 일정하면 유속이 두 배일 때 손실 수두는 네 배가 됩니다.
다른 단위를 사용할 수 있나요?
올바른 결과를 얻으려면 표시된 SI 단위를 사용해야 합니다. 단위계를 섞지 말고 입력 전에 측정값을 변환하세요.