오리피스 유량 계산기
압력 차, 밀도, 유량 계수로 원형 오리피스를 통과하는 비압축성 유체의 유량과 이상 분출 속도를 계산합니다.
오리피스 통과 유량 계산
원형 개구부와 일정한 압력 차를 기준으로 일관된 SI 단위를 사용하세요.
오리피스 유동이란?
오리피스는 주변 배관이나 용기보다 작은 개구부로 유체를 통과시켜 흐름을 제한합니다. 제한부 양쪽의 압력 차가 압력 에너지를 운동 에너지로 바꾸어 빠른 제트를 만듭니다. 이 계산기는 표준 비압축성 오리피스 방정식을 적용합니다. 체적 유량은 유량 계수, 개구부 면적, 그리고 압력 차의 두 배를 유체 밀도로 나눈 값의 제곱근을 곱한 값입니다. 원형 개구부의 면적은 원주율에 직경의 제곱을 곱한 뒤 사로 나누어 구합니다.
유량 계수는 수축과 에너지 손실을 고려해 이상적인 베르누이 결과를 보정합니다. 날카로운 모서리의 얇은 판은 보통 0.60~0.65 정도의 계수를 가지며, 매끄럽게 둥근 노즐은 일에 더 가까울 수 있습니다. 적절한 계수는 개구부 형상, 판 두께, 레이놀즈수, 설치 상태 및 압력 탭 위치에 따라 달라집니다. 별도로 표시되는 이상 분출 속도에는 이 계수가 포함되지 않습니다. 여기에 계수를 곱하면 개구부 면적 기준의 실제 평균 유출 속도를 나타낼 수 있습니다.
직경은 밀리미터, 압력 차는 파스칼, 밀도는 세제곱미터당 킬로그램으로 입력하고 유량 계수는 무차원 값을 입력하세요. 계산기는 면적 계산 전에 직경을 미터로 변환하고, 유량을 초당 세제곱미터와 초당 리터로 표시합니다. 압력 차는 상류 정압에서 하류 정압을 뺀 값이어야 합니다. 밀도는 운전 온도와 압력에서의 유체 상태를 반영해야 합니다. 상온 부근의 물은 세제곱미터당 약 998 킬로그램이며, 기체는 밀도가 훨씬 낮아 같은 압력 차에서 크게 가속될 수 있습니다.
이 단순 방정식은 유량 계수가 알려진 정상 비압축성 유동에 가장 적합합니다. 기체의 압력 강하가 크면 제한부를 통과하면서 밀도가 변하고 음속 초킹이 발생할 수 있으므로 압축성 유동 방법이 필요합니다. 액체도 국부 압력이 증기압보다 낮아지면 캐비테이션으로 계산이 유효하지 않을 수 있습니다. 오리피스 판을 교정된 유량계로 사용할 때는 배관 직경과 베타비가 중요하며, 전문 계측 표준은 팽창, 접근 속도 및 레이놀즈수 보정을 추가합니다.
이 결과는 예비 크기 선정, 실험 계산 확인, 관개 출구, 압력이 알려진 탱크 배수 및 근사 수력 계산에 활용하세요. 중요한 설계는 해당 표준이나 제조사 자료로 확인해야 합니다. 정확한 측정에는 교정된 압력 센서, 올바른 압력 탭 위치, 안정된 흐름, 그리고 일반적인 추정값이 아닌 실제 형상에 맞는 유량 계수가 필요합니다.
오리피스 유량 예시
다음 예시는 비압축성 날카로운 모서리 오리피스 방정식을 사용합니다.
| 입력값 | 유량 | 용도 |
|---|---|---|
| 25.4 mm, 50 kPa, 물, Cd 0.61 | 3.096 L/s | 일 인치 날카로운 모서리 물 오리피스. |
| 6.35 mm, 300 kPa, 밀도 850 kg/m³의 오일, Cd 0.65 | 0.547 L/s | 유압 유량 조절용 제한부. |
| 10 mm, 10 kPa, 물, Cd 0.62 | 0.217 L/s | 소형 저압 물 출구. |
오리피스 유량 계산 방법
- 원형 오리피스의 실제 열린 직경을 측정하고 밀리미터로 입력하세요.
- 상류와 하류의 압력 차를 파스칼로 입력하세요.
- 유체 밀도와 개구부에 적합한 유량 계수를 입력하세요.
- 유량 계산을 선택하고 두 SI 유량 단위의 결과와 이상 속도를 확인하세요.
오리피스 유량 자주 묻는 질문
어떤 유량 계수를 사용해야 하나요?
날카로운 모서리의 얇은 오리피스에는 약 0.61을 자주 사용하지만 형상과 레이놀즈수에 따라 달라집니다. 중요한 측정에는 교정값이나 표준에 근거한 자료를 사용하세요.
공기나 증기도 계산할 수 있나요?
압력 강하가 작고 밀도 변화를 무시할 수 있을 때만 가능합니다. 기체 압력비가 크면 압축성 유동 방정식이 필요하며 초킹 유동을 고려해야 할 수도 있습니다.
실제 유량이 이상 유량보다 작은 이유는 무엇인가요?
흐름은 모서리를 지난 뒤 수축하며 난류와 점성으로 에너지를 잃습니다. 유량 계수는 이러한 효과를 함께 반영합니다.
배관 직경이 결과에 영향을 주나요?
배관에 설치된 판에서는 상류 속도와 베타비가 계측 특성에 영향을 주므로 그렇습니다. 이 단순 자유 오리피스 모델은 배관 직경을 입력받지 않습니다.
유량과 유속의 차이는 무엇인가요?
유속은 제트가 이동하는 빠르기를 나타내고 체적 유량에는 개구부 면적도 반영됩니다. 같은 유속에서는 개구부가 클수록 더 많은 부피의 유체가 통과합니다.