화공기사 실기 필답형 기출 요점 정리 - 유체의 유동 pdf

소개할 자료는 화공기사 실기 필답형 요점 정리 내용입니다. 그중에서도 유체의 유동에 대해 소개하겠습니다.

전체 내용이 담긴 pdf 파일은 아래에 있으니 다운로드하셔서 보셔도 됩니다. 시작할게요.

[화공기사 실기 필답형 기출 요점 정리 - 유체의 유동 pdf]

 

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유체의 유동

- 점성의 법칙에 따른 유체를 분류하시오

τ=0  

  n=1 newtonian유체 (대부분 용액)

  n≠1 non-newtonian 유체

  n>1 의 소성 유체 (고분자 물, 펄프 용액)

  n<1 딜리턴트유체 (수지, 고온 유리, 아스팔트)

τ≠0 

  n=1 bingham 유체 (슬러리, 왁스)

  n≠1 non-bingham 유체

 

- 뉴턴유체

유체의 전단응력이 속도구배에 직접 비례하는 유체

 

- 경계층 

유체의 운동이 고체의 영향을 받으면서 흐르는 유체의 영역

 

- 점성부층

벽에 아주 가까운 얇은 부분 중에 속도구배가 본질적으로 일정하며 흐름은 거의 점성 흐름이 되는 부분

 

- 프랜틀 혼합거리

난류에서 유체 입자가 이웃에 있는 다른 속도 구역으로 이동되는 평균 거리

 

- 평균 자유 행로

한 분자가 이웃하고 있는 분자와 충돌할 때 필요한 평균 거리를 말한다

 

- 층류

유체의 흐름이 비교적 완만할 때 유체의 각 입자가 관벽과 평형해서 질서정연하게 흐르고 서로 혼합되지 않는 흐름

 

- 벽난류

흐르는 유체가 고체 경계와 접촉하였을 때 생성되는 난류

 

- 자유 난류

두 층의 유체가 서로 다른 속도로 흐를 때 생성되는 난류

 

- Hagen-poiseuille law 가정

층류에서 마찰에 의한 두 손실은 관내 평균속도와 관의 길이에 비례하고 관의 단면적에 반비례한다는 법칙

뉴턴유체, 층류, 정상상태, 완전 발달한 흐름, 비압축성 유체, 점성유체, 연속방정식

 

- 층류에서 배관의 조도가 클 때 미치는 영향?

층류에서 조도계수가 너무 커서 관의 지름을 추정하기 어려운 경우를 제외하고는 조도는 마찰계수에 큰 영향을 미치지 않는다.

 

- vena-contracta

유체가 오리피스를 통과할 때 유로는 오리피스 판의 조금 아랫부분에서 가장 좁아지는 데 이 부분, 관 지름 1/2 후방에 위치한다.

 

- 벤츄리 미터 설계 시 상부각보다 하부 각을 적게 하는 이유 2가지

1. 압력회복 크게 하기 위해서

2. 경계층 분리를 막고, 마찰을 최소가 되게 하기 위해서

 

- 오리피스와 벤츄리 비교

벤츄리 미터가 두손실이 적기 때문에 경제적이다.

 

- 로타 미터의 원리와 장점

원리 : 위로 갈수록 지름이 넓어지도록 테이퍼 관속에 플로트를 설치하여 계량한 것으로 유체가 밑으로부터 올라가면 부자가 뜨게 되어 눈금을 읽어 유량을 알 수 있다

장점 : 유량을 직접 읽을 수 있고, 두손실이 작고 일정하다. 

 

- 피토관의 원리

이중으로 된 관의 끝이 막히고 주위에 구멍이 있다. 관속에 어느 국부속도를 측정할 때 사용한다.

 

- 배관 설계 시 유의할 점 3가지.

1. 마찰저항으로 인한 압력손실을 고려한다.

2. 배관은 되도록 같은 지름의 파이프를 쓰고 굽힘 부분을 적게 한다

3. 배관의 위치나 구조는 작업, 수리 등에 편리하게 배치한다.

 

- 두 개의 관을 연결할 때

플랜지, 유니온, 커플링, 니플, 소켓

 

- 관선의 방향을 바꿀 때

엘보우, Y-자관, 십자관, tee

 

- 관선의 직경을 바꿀 때

리듀서, 부싱

 

- 200A 이하에서 사용되는 배관의 이음 명칭

플랜지 이음

 

- 관부속품중 밴드 조인트 설치 목적

유체의 온도변화에 따른 팽창이나 수축할 경우 관의 파괴를 방지

 

- 온도변화가 커서 팽창과 수축을 할 경우에 관이 파괴될 우려가 있는데 직선 원관 사이에 설치하는 관의 명칭

팽창곡관

 

- Check valve

유체를 한 방향으로 보내고 역류 방지할 때 사용

종류 : 리프트, 스윙, 볼

 

- Needle valve

섬세한 유량조절을 할 때 사용 (수도꼭지)

 

- 펌프 설계 시 고려해야 할 사항 3가지

액체의 성질, 유량, 배관, 양정, 펌프의 성능과 운전조건, 소요 동력

 

- 액체 수송에 사용되는 펌프의 종류

왕복펌프, 원심펌프, 회전펌프

 

- 피스톤 펌프에서 맥동을 없게 하려면

공기실을 설치하여 송출되는 유량의 변동을 일정하게 한다.

 

- 왕복펌프의 종류 2가지, 각각 용도

피스톤펌프(일반용)

플린저펌프(고압용)

 

- 원심펌프의 장점 3가지

고속회전이 가능

구조가 간단, 취급이 용이

소량, 경량이다

효율이 높고 맥동이 적다.

 

- 원심펌프에서 일어나는 공기 바인딩, 대책

펌프 속에 공기에 의하여 수두의 감소가 일어나서 펌핑이 정지된다.

대책은 배출 전에 액을 채워 공기를 제거한다.

자동으로 할 수 있는 펌프는 자동유출 펌프가 있다.

 

- 회전펌프의 용도

기름이나 점성이 높은 액체를 수송하는데 이용된다.

 

- cavitation

펌프의 흡입 측 압력이 액체의 증기압보다 낮을 경우 액체의 증발이 일어나 유효양정을 떨어뜨리는 현상

 

- N.P.S.H

공동화현상을 피하려면 펌프의 입구 압력이 증기압보다 어느 값 이상 커야 하는데 이를 NPSH라 한다

 

- 유동층

유동화 조작에 있어서 분말로 유지된 입자층

 

- 최소 유동화 속도

고체입자를 부유 현탁 시키기 위해서 유체속도를 어느 정도 유지해야 하는 속도

 

- 완전 발달 흐름

유체가 흘러갈 경우 관의 중심부에서 경계층이 끝나는 흐름

 

- 전이길이

입구에서 완전히 발달한 흐름이 될 때까지의 거리

 

- 플러그 흐름

관 내부와 관 벽의 유속이 모두 같은 흐름.

 

- 베르누이방정식 제한 조건

비압축성의 흐름, 중력가속도 일정

계의 내용물은 균일, 비점성의 정상상태 흐름

 

- 유동층을 크게 하기 위한 5가지 인자

유속 및 온도에 따른 입자의 최소 유동화 속도

기포 크기

분율

층 내에서의 고체입자의 혼합

체류시간 분포

 

- 베르누이식을 적용 시 보정해야 할 보정계수

운동에너지의 보정

유체마찰에 대한 식의 보정

 

- 배출압력 범위

통풍기 : 500mmAq이하

압축기 : 2.0kg/㎠ G 이상

송풍기 : 500mmAq ~ 2.0kg/㎠ G

진동 펌프 : 대기압 이하

 

- 왕복펌프의 특징

소유량, 고압력에 적합하다.

송출압력이 매우 클 때는 피스톤, 플런저를 사용

송출압력은 원심펌퍼와 같이 회전수에 제한받지 않는다.

 

- 왕복펌프 작동원리

복동식 : 1회 왕복 시 2회 흡입 2회 배출

차동식 : 1회 왕복 시 1회 흡입 2회 배출

단동식 : 1회 왕복 시 1회 흡입 1회 배출

 

- 공동화현상의 현상

깃에 대한 침식이 일어나며 소음과 진동이 생긴다, 또한 양정곡선과 효율 곡선이 저하된다

 

- 접합 면에 유체가 새는 것을 방지

개스킷, 시트 패킹

 

- gate 밸브 부속품

hand wheel, packing nut, follower, bonnet, bonnet ring nut, disk

 

- schmidt number

운동량확산도/물질확산도

 

- Lewis number

열확산도/물질확산도

 

- 펌프설계 시 고려해야 할 사항

수평, 수직을 정확히 맞춘다

펌프와 모터의 밸런상을 점검하고 흡입 측 배관의 기밀을 검사한다.

펌프로 수송하려는 액체의 밀도, 점성도, 유량, 관의 지름, 길이, 배관의 모양으로부터 생기는 압력손실, 유량, 높이차 등을 바탕으로 알맞게 선정한다.

 

- 수격작용과 방지법

유체의 속도가 급격히 변화 시 유체의 운동에너지가 압력에너지로 변화되어 배관 및 장치에 영향을 미치는 현상

방지법

1. 관내 유속 흐름 속도를 가능한 적게

2. surge thank 설치

3. 플라이휠을 설치

 

- 층류에서 난류로 전이 할 때 레이놀즈에 영향을 주는 인자

자유 흐름 난류 : 전이 레이놀즈수를 감소

흡인 : 전이 레이놀즈수를 증가

벽면 온도 : 차가운 벽은 증가, 더운 벽은 감소

벽면 굴곡 : 볼록면은 증가, 오목면은 감소

 

- 배관 도면에 표시해야 할 사항

펌프 및 밸브 위치

관의 굵기, 길이

배관의 위치

설치 방법

 

여기까지 화공기사 실기 시험 준비 시 꼭 알아야할 유체의 유동 요점 정리였고요. 그림 파일로 보시려거든 아래 이미지를 참고해 주시면 됩니다.

화공기사 실기 요점 정리 파일이 필요하시다면 맨 위에서 다운로드할 수 있습니다.

감사합니다.



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