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배관의 수리계산을 위해서는 배관의 부속품을 산출하는 방법을 익혀야 합니다.

배관의 수리계산에는 낙차 및 직관(直管)에 의한 압력손실과 뿐만 아니라 배관 부속품에 의한 마찰손실을 고려해야 하기 때문이다.

​

배관의 부속품을 산정하기 위해서는 다음의 순서에 따라 산정한다.

   1. 관경의 표시

   2. 엘보(elbow)의 개수 산정

        티(Tee) - 아래티, 뚜껑티, 헤드티 - 의 개수산정

   3. 리듀셔(Reducer) (교차배관, 뚜껑티, 가지배관, 헤드)

   4. 켑(Cap) (가지배관 말단) : 가지배관의 개수와 동일 (관경은 25A)

   5. 니플 (Nipple) (부속품과 부속품 이음쇠, 부속품 ↔ 부속품)

​

예제를 통해 부속품 산정방법을 익혀 보자.

​

[예제 1]

  1. 다음 그림은 교차배관과 가지배관의 일부 상세도이다. 점선 원안에 소요되는 배관 부속품의 개수를 구하여라.

      단, 헤드는 니플로 연결하되, 개소마다 1개씩 설치한다. (니플은 조건에 주어져야 산정할 수 있다.)

 

[문제풀이]

 

문제를 풀기 위해서는 위에서 말한 바와 같이 풀이순서를 준수한다.

  1. 관경을 표시한다. 관경은 스프링클러 헤드수에 의해 결정되므로 가지배관 끝 부분 부터 관경을 크기를 표시한다.

       관 부속품의 관경을 표시하기 위함이다.

  2. 엘보의 개수를 산정한다.

       티의 개수를 산정한다. (티는 아래티, 뚜껑티, 헤드티 순으로 산정한다.

       티는 분류구경이 직류구경보다 커서는 안된다.

  3. 리듀셔 개수를 산정한다. (리듀셔는 배관이 큰 쪽에서 작은 쪽 방향으로 산정한다.

      즉, 교차배관, 뚜껑티, 가지배관, 헤드 순으로 산정한다.)

  4. 캡은 가지배관 말단에 설치한다. 따라서 가지배관수와 동일하다.

  5. 니플 (부속품 ↔ 부속품) : 니플은 관 부속품과 부속품을 연결하는 부속품이다.

      회향형 헤드의 경우에는 니플인지, 배관인지를 조건에서 주어야만 부속품의 개수를 정확히 산정할 수 있다.

 

※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

  이제 문제를 풀어 보도록 하자.

  먼저 구경을 표시한다. 헤드의 개수에 따라 배관의 구경을 표시한다.

 

  ① 원안의 배관 부속품을 산정하여 보자.

     ※ 이곳에는 엘보, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

    ㉠ 엘보 : 25A × 25A : 3개

    ㉡ 니플 : 25A × 25A : 3개 (조건에서 긴관도 리플로 한다고 했다. 헤드가 가지배관보다 아래 쪽에 있어야 하므로 엘보와

                                             헤드리듀셔를 연결하는 니플은 배관으로 취급할 수도 있다.

    ㉢ 리듀셔 : 25A × 15A : 1개 : 리듀셔는 배관구경이 큰 쪽에 속한다고 본다.

  ② 원안의 부속품을 산정하여 보자.

     ※ 이곳에는 아래티, 뚜껑티, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

     ㉠ 아래티 : 40A × 40A × 40A : 1개

     ㉡ 뚜껑티 : 40A × 40A × 40A : 1개

     ㉢ 리듀셔 : 40 A × 25A : 2개

     ㉣ 리플 : 40A : 3개 (아래티 ↔뚜껑티 : 1개, 뚜껑티 ↔ 리듀셔 : 2개)

  ③ 원안의 부속품을 산정하여 보자.

     ※ 이곳에는 아래티, 뚜껑티, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

     ㉠ 아래티 : 50A × 50A × 40A : 1개

     ㉡ 뚜껑티 : 40A × 40A × 40A : 1개

     ㉢ 리듀셔 : 50A × 40A : 1개 (교차배관 1개)

                        40A × 25A : 2개

     ㉣ 니플 : 50A : 1개

                    40A : 2개

  ④ 원안의 부속품을 산정하여 보자

      ※ 이곳에는 아래티, 엘보, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

     ㉠ 아래티 : 25A × 25A × 25A : 1개

     ㉡ 엘보 : 25A × 25A : 2개

     ㉢ 리듀셔 : 25A × 15A : 1개

     ㉣ 니플 : 25A : 3개

​

예제 2. 아래 그림은 스프링클러설비의 배관도의 일부이다. 아래 그림에 소요되는 배관의 부속품을 산정하시오.

            (단, 니플은 제외한다)

 
 

[문제풀이]

  ※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

 가. 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

 나. 엘보의 개수를 산정하여 보자.

   ▣ 엘보는 회향식 헤드에 각각 2개씩 소요된다.

     ⊙ 엘보 25A × 25A : 2개 × 8 = 16개

 다. 캡의 개수를 산정하자. 캡은 가지배관마다 1개씩 설치되어 있다.

     ⊙ 캡 : 25A : 1개 × 4 = 4개

 라. 티의 개수를 산정하자. 티는 아래티, 뚜껑티, 헤드티 순으로 산정한다.

  ① 아래티

     ⊙ 교차배관 : 50A × 50A × 40A : 1개

                           40A × 40A × 40A : 1개

  ② 뚜껑티

     ⊙ 가지배관 : 40A × 40A × 40A : 2개

  ③ 헤드티 (헤드마다 각각 1개)

     ⊙ (25A × 25A ×25A) × 8 = 8개

  ④ 리듀셔

     ㉠ 교차배관 : 50A × 40A : 1개

     ㉡ 가지배관 : 가지배관 마다 하나씩

         ⊙ (40A × 25A) × 4 = 4개

     ㉢ 헤드 : 각 헤드마다 하나씩

         ⊙ (25A × 15A) × 8 = 8개

​

예제. 다음은 스프링클러 배관도의 일부이다. 니플을 제외하고 배관 부속품을 산정하시오.

 

[문제풀이]

  ※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

 가. 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

  ① 캡 : 25A : 1개

  ② 엘보 : 헤드 마다 각각 2개씩 설치되어 있다.

     ⊙ 25A × 25A : 2개 × 4 = 8개

  ③ 아래티

     ㉠ 25A × 25A × 25A : 2개

     ㉡ 32A × 32A × 25A : 1개

     ㉢ 40A × 40A × 25A : 1개

  ④ 리튜셔 : 배관, 헤드에 각각 설치되어 있다.

     ㉠ 40A × 32A : 1개

     ㉡ 32A × 25A : 1개

     ㉢ (25A × 15A) × 4 = 4개

​

예제 4. 다음 그림은 스프링클러설비의 배관도의 일부이다. 니플을 제외하고 관의 부속품을 산정하여 보자.

 
 

[문제풀이]

  ※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

  ※ 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

 가. 엘보의 개수를 산정해 보자.

   ① 80A × 80A : 1개

   ② (25A × 25A) × 2개 × 50개 : 100개 - 헤드 1개당 2개 × 헤드 50개

 나. 티의 개수를 산정해 보자.

   ① 아래티

     ㉠ 80A × 80A × 50A : 2개

     ㉡ 65A × 65A × 50A : 2개

     ㉢ 50A × 50A × 50A : 1개

   ② 뚜껑티 : 아래티에 맞게 개수 산정

     ⊙ 50A × 50A × 50A : 5개

   ③ 청소구티 : 40A × 40A × 25A : 1개

   ④ 헤드티 : 50A × 50A × 50A : 5개

     ⊙ 40A × 40A × 25A : 2개 × 10개 = 20개

     ⊙ 32A × 32A × 25A : 1개 × 10개 = 10개

     ⊙ 25A × 25A × 25A : 2개 × 10개 = 20개

  ▣ 합계 : 50개 - 50개 헤드수

   ⑤ 리듀셔

     ㉠ 교차배관

       ⊙ 80A × 65A : 1개

       ⊙ 65A × 50A : 1개

       ⊙ 50A × 40A : 1개 (청소구)

     ㉡ 뚜껑티, 가지배관, 헤드

       ⊙ 50A × 40A : 1개 × 10개 (가지배관수) = 10개

       ⊙ 40A × 32A : 1개 × 10개 (가지배관수) = 10개

       ⊙ 32A × 25A : 1개 × 10개 (가지배관수) = 10개

       ⊙ 25A × 15A : 1개 × 50개 (헤드수) = 50개

     ⑥ 캡 : 가지배관 10개 : 10개

​

예제 5. 다음 그림은 스프링클러설비의 배관도의 일부이다. 니플을 제외하고 관의 부속품을 산정하여 보자.

 

[문제풀이]

  ※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

  ※ 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

 가. 엘보를 개수를 산정하자.

   ① 교차배관 : 65A × 65A : 1개

   ② 가지배관 : 32A × 32A : 1개

   ③ 헤드 : 25A × 25A : 2개 × 30개 = 60개

 나. 캡의 개수를 산정해 보자.

   ⊙ 25A : 9개 (가지배관의 수)

 다. 티의 개수를 산정해 보자.

   ① 아래티

     ⊙ 65A × 65A × 50A : 3개

     ⊙ 65A × 65A × 32A : 1개

     ⊙ 50A × 50A × 50A : 1개

     ⊙ 40A × 40A × 40A : 1개

   ② 뚜껑티

     ⊙ 50A × 50A × 50A : 4개

   ③ 헤드티

     ⊙ 40A × 40A × 25A : 4개

     ⊙ 32A × 32A × 25A : 8개

     ⊙ 25A × 25A × 25A : 18개

 라. 리듀셔의 개수를 산정해 보자.

   ① 65A × 50A : 1개

   ② 50A × 40A : 4개

   ③ 50A × 32A : 5개

   ④ 50A × 25A : 1개

   ⑤ 40A × 32A : 3개

   ⑥ 32A × 25A : 8개

   ⑦ 25A × 15A : 30개

​

#리듀셔 #엘보 #배관 #부속품 #헤트티 #뚜껑티 #캡 #가지배관 #교차배관 #관경 #니플

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배관의 수리계산을 위해서는 배관의 부속품을 산출하는 방법을 익혀야 합니다.

배관의 수리계산에는 낙차 및 직관에 의한 압력손실과 뿐만 아니라 배관 부속품에 의한

마찰손실을 고려해야 하기 때문이다.

​

배관의 부속품을 산정하기 위해서는 다음의 순서에 따라 산정한다.

  1. 관경의 표시

  2. 엘보(elbow)의 개수 산정

      티(Tee) - 아래티, 뚜껑티, 헤드티 - 의 개수산정

  3. 리듀셔(Reducer) (교차배관, 뚜껑티, 가지배관, 헤드)

  4. 켑(Cap) (가지배관 말단) : 가지배관의 개수와 동일 (관경은 25A)

  5. 니플 (Nipple) (부속품과 부속품 이음쇠, 부속품 ↔ 부속품)

​

예제를 통해 부속품 산정방법을 익혀 보자.

[예제 1]

 1. 다음 그림은 교차배관과 가지배관의 일부 상세도이다. 점선 원안에 소요되는 배관 부속품의 개수를 구하여라.

     단, 헤드는 니플로 연결하되, 개소마다 1개씩 설치한다. (니플은 조건에 주어져야 산정할 수 있다.)

 

[문제풀이]

 문제를 풀기 위해서는 위에서 말한 바와 같이 풀이순서를 준수한다.

  1. 관경을 표시한다. 관경은 스프링클러 헤드수에 의해 결정되므로 가지배관 끝 부분 부터 관경을 크기를 표시한다.

      관 부속품의 관경을 표시하기 위함이다.

  2. 엘보의 개수를 산정한다.

      티의 개수를 산정한다. (티는 아래티, 뚜껑티, 헤드티 순으로 산정한다.

      티는 분류구경이 직류구경보다 커서는 안된다.

  3. 리듀셔 개수를 산정한다. (리듀셔는 배관이 큰 쪽에서 작은 쪽 방향으로 산정한다.

      즉, 교차배관, 뚜껑티, 가지배관, 헤드 순으로 산정한다.)

  4. 켑은 가지배관 말단에 설치한다. 따라서 가지배관수와 동일하다.

  5. 니플 (부속품 ↔ 부속품) : 니플은 관 부속품과 부속품을 연결하는 부속품이다. 회향형 헤드의 경우에는 니플인지,

      배관인지를 조건에서 주어야만 부속품의 개수를 정확히 산정할 수 있다.

 

※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

  이제 문제를 풀어 보도록 하자.

  먼저 구경을 표시한다. 헤드의 개수에 따라 배관의 구경을 표시한다.

 

  ① 원안의 배관 부속품을 산정하여 보자.

    ※ 이곳에는 엘보, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

   ㉠ 엘보 : 25A × 25A : 3개

   ㉡ 니플 : 25A × 25A : 3개 (조건에서 긴관도 리플로 한다고 했다. 헤드가 가지배관보다 아래 쪽에 있어야 하므로 엘보와

                  헤드리듀셔를 연결하는 니플은 배관으로 취급 할 수도 있다.

   ㉢ 리듀셔 : 25A × 15A : 1개 : 리듀셔는 배관구경이 큰 쪽에 속한다고 본다.

  ② 원안의 부속품을 산정하여 보자.

     ※ 이곳에는 아래티, 뚜껑티, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

   ㉠ 아래티 : 40A × 40A × 40A : 1개

   ㉡ 뚜껑티 : 40A × 40A × 40A : 1개

   ㉢ 리듀셔 : 40 A × 25A : 2개

   ㉣ 리플 : 40A : 3개 (아래티 ↔뚜껑티 : 1개, 뚜껑티 ↔ 리듀셔 : 2개)

  ③ 원안의 부속품을 산정하여 보자.

      ※ 이곳에는 아래티, 뚜껑티, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

    ㉠ 아래티 : 50A × 50A × 40A : 1개

    ㉡ 뚜껑티 : 40A × 40A × 40A : 1개

    ㉢ 리듀셔 : 50A × 40A : 1개 (교차배관 1개)

                       40A × 25A : 2개

    ㉣ 니플 : 50A : 1개

                   40A : 2개

  ④ 원안의 부속품을 산정하여 보자

       ※ 이곳에는 아래티, 엘보, 리듀셔, 니플로 구성되어 있다.

    ㉠ 아래티 : 25A × 25A × 25A : 1개

    ㉡ 엘보 : 25A × 25A : 2개

    ㉢ 리듀셔 : 25A × 15A : 1개

    ㉣ 니플 : 25A : 3개

​

예제 2. 아래 그림은 스프링클러설비의 배관도의 일부이다. 아래 그림에 소요되는 배관의 부속품을 산정하시오. (단, 니플

             은 제외한다)

 
 

[문제풀이]

  ※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

 가. 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

나. 엘보의 개수를 산정하여 보자.

  ▣ 엘보는 회향식 헤드에 각각 2개씩 소요된다.

      ⊙ 엘보 25A × 25A : 2개 × 8 = 16개

 다. 캡의 개수를 산정하자. 캡은 가지배관마다 1개씩 설치되어 있다.

    ⊙ 캡 : 25A : 1개 × 4 = 4개

 라. 티의 개수를 산정하자. 티는 아래티, 뚜껑티, 헤드티 순으로 산정한다.

   ① 아래티

    ⊙ 교차배관 : 50A × 50A × 40A : 1개

                          40A × 40A × 40A : 1개

  ② 뚜껑티

    ⊙ 가지배관 : 40A × 40A × 40A : 2개

  ③ 헤드티 (헤드마다 각각 1개)

    ⊙ (25A × 25A ×25A) × 8 = 8개

  ④ 리듀셔

    ㉠ 교차배관 : 50A × 40A : 1개

    ㉡ 가지배관 : 가지배관 마다 하나씩

       ⊙ (40A × 25A) × 4 = 4개

    ㉢ 헤드 : 각 헤드마다 하나씩

       ⊙ (25A × 15A) × 8 = 8개

​

예제. 다음은 스프링클러 배관도의 일부이다. 니플을 제외하고 배관 부속품을 산정하시오.

 

[문제풀이]

※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

가. 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

  ① 캡 : 25A : 1개

  ② 엘보 : 헤드 마다 각각 2개씩 설치되어 있다.

      ⊙ 25A × 25A : 2개 × 4 = 8개

  ③ 아래티

    ㉠ 25A × 25A × 25A : 2개

    ㉡ 32A × 32A × 25A : 1개

    ㉢ 40A × 40A × 25A : 1개

  ④ 리튜셔 : 배관, 헤드에 각각 설치되어 있다.

    ㉠ 40A × 32A : 1개

    ㉡ 32A × 25A : 1개

    ㉢ (25A × 15A) × 4 = 4개

​

예제 4. 다음 그림은 스프링클러설비의 배관도의 일부이다. 니플을 제외하고 관의 부속품을 산정하여 보자.

 
 

[문제풀이]

 ※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

※ 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

가. 엘보의 개수를 산정해 보자.

  ① 80A × 80A : 1개

  ② (25A × 25A) × 2개 × 50개 : 100개 - 헤드 1개당 2개 × 헤드 50개

나. 티의 개수를 산정해 보자.

  ① 아래티

    ㉠ 80A × 80A × 50A : 2개

    ㉡ 65A × 65A × 50A : 2개

    ㉢ 50A × 50A × 50A : 1개

  ② 뚜껑티 : 아래티에 맞게 개수 산정

    ⊙ 50A × 50A × 50A : 5개

  ③ 청소구티 : 40A × 40A × 25A : 1개

  ④ 헤드티 : 50A × 50A × 50A : 5개

    ⊙ 40A × 40A × 25A : 2개 × 10개 = 20개

    ⊙ 32A × 32A × 25A : 1개 × 10개 = 10개

    ⊙ 25A × 25A × 25A : 2개 × 10개 = 20개

   ▣ 합계 : 50개 - 50개 헤드수

  ⑤ 리듀셔

    ㉠ 교차배관

      ⊙ 80A × 65A : 1개

      ⊙ 65A × 50A : 1개

      ⊙ 50A × 40A : 1개 (청소구)

   ㉡ 뚜껑티

     ⊙ 50A × 40A : 1개 × 10개 (가지배관수) = 10개

     ⊙ 40A × 32A : 1개 × 10개 (가지배관수) = 10개

     ⊙ 32A × 25A : 1개 × 10개 (가지배관수) = 10개

     ⊙ 25A × 15A : 1개 × 50개 (헤드수) = 50개

  ⑥ 캡 : 가지배관 10개 : 10개

​

예제 5. 다음 그림은 스프링클러설비의 배관도의 일부이다. 니플을 제외하고 관의 부속품을 산정하여 보자.

 

[문제풀이]

※ 스프링클러 헤드 수에 따른 관경의 크기

관경(A)
25
32
40
50
65
80
90
100
헤드수
2
3
5
10
30
60
80
100

  ※ 먼저 배관의 구경을 표시한다.

 

가. 엘보를 개수를 산정하자.

  ① 교차배관 : 65A × 65A : 1개

  ② 가지배관 : 32A × 32A : 1개

  ③ 헤드 : 25A × 25A : 2개 × 30개 = 60개

나. 캡의 개수를 산정해 보자.

  ⊙ 25A : 9개 (가지배관의 수)

다. 티의 개수를 산정해 보자.

  ① 아래티

    ⊙ 65A × 65A × 50A : 3개

    ⊙ 65A × 65A × 32A : 1개

    ⊙ 50A × 50A × 50A : 1개

    ⊙ 40A × 40A × 40A : 1개

  ② 뚜껑티

    ⊙ 50A × 50A × 50A : 4개

  ③ 헤드티

    ⊙ 40A × 40A × 25A : 4개

    ⊙ 32A × 32A × 25A : 8개

    ⊙ 25A × 25A × 25A : 18개

라. 리듀셔의 개수를 산정해 보자.

  ① 65A × 50A : 1개

  ② 50A × 40A : 4개

  ③ 50A × 32A : 5개

  ④ 50A × 25A : 1개

  ⑤ 40A × 32A : 3개

  ⑥ 32A × 25A : 8개

  ⑦ 25A × 15A : 30개

​

#리듀셔 #엘보 #배관 #부속품 #헤트티 #뚜껑티 #캡 #가지배관 #교차배관 #관경 #니플

 
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1. 연속방정식

▣ 유체는 특이한 성질이 많다. 유체의 성질에 대한 법칙중에서 유체가 특정한 관을 끊이지 않고 연속하여 흐르고 관과

      유체간에 마찰이 없다고 가정을 하면 다음과 같은 연속방정식이 성립하게 된다.

 

위와 같은 조건에서는 유체는 관 노선 전체에 대하여 같은 시간에 같은 부피만큼 흐른다. 관이 중간에 구경이 커지든, 작아

지든 관계없이 같은 시간에는 같은 부피 만큼 흐르게 된다.

    부피1 = 부피2, V1 = V2 이다.

흐르는 유체가 물이라고 하고 물의 온도가 일정하다고 가정하면 물의 밀도도 같게 된다.

    밀도1 = 밀도 2, ρ1 = ρ2

그런데 밀도 = 질량 / 부피이므로 밀도와 부피가 같다면 질량도 같게 된다.

이상의 내용을 정리하면 어떤 유체가 연속적으로 관을 따라 흐를 때 특정시간 동안 관을 따라 흐른 유체의 부피, 질량, 밀도는 관의 굵기 (관경)에 관계없이 어느 지점에서나 일정하다는 것을 알 수 있다.​

위와 같은 사실을 토대로 관의 어느 특정 지점에서 유체가 흐르는 속도를 알 수 있게 된다.

유체가 흐른 부피는 관의 굵기(단면적)과 유체가 흐른 거리를 곱한 값이 된다. 유체가 이동한 거리는 유체의 속도와 시간의 곱이 된다. 그런데 유체가 연속하여 흐르는 관에서는 특정시간 동안 유체가 흐른 부피는 관의 어느 지점에서나 같다고 하였으므로 다음과 같은 식이 성립하게 된다.​

위 식을 통해 동일 관에서 흐르는 유체의 속도는 관의 단면적에 반비례함을 알 수 있다.

위에서 말한 동일 관을 흐르는 유체는 관의 단면적에 관계없이 어느 지점에서나 동일 시간에 흐르는 부피, 밀도, 질량이 일정하고 유체의 흐르는 속도는 관의 단면적에 반비례한다는 것을 나타내는 식을 연속방정식이라고 한다.

​

2. 베르누이의 법칙

​

앞서 특정한 관속의 흐르는 유체의 성질을 연속방정식을 통해 알아 보았다. 그런데 베르누이는 연속방정식으로 알아 본 유체와 성질과 열역학 제1법칙 즉 에너지 보존의 법칙을 이용하여 유체의 특성을 설명하고 있는데 이를 베르누이의 법칙이라고 한다. 베르누이의 법칙에 대하여 상세하게 알아 보자.

 

에너지보존의 법칙에 따르면 위 그림 ①에서와 와 ②에서의 유체가 갖은 에너지의 총 합은 같게 된다. 그런데 유체가 갖는 에너지는 유체가 하는 일과 속도에너지, 위치에너지로 구성된다. 여기서 일과 에너지는 같은 것이고 ①과 ②에서 유체는 동일한 압력하에서 부피가 변화는 것으로 보면 일을 했다고 본다. 이를 에너지 보존의 법칙식으로 나타내면 다음과 같다.​

위 식에 부피(V)로 양변을 나누게 되면 다음과 같은 식이 성립한다.​

위 식에서 위치에너지가 일정 (관이 수평으로 평행)하다면 다음과 같은 식이 된다.​

즉 관 내부의 압력과 유체의 속도는 반비례함을 알수 있다.

또한 앞 식을 ρg로 나누면 다음의 식이 성립한다.​

 

3. 수력기울기 (수력구배)

​

위에서 설명한 바와 같이 유체에 있어서는 에너지 일반식이 수두의 식으로 표현됨을 알 수 있다. 이러한 수두식은 아래 그래프와 같이 나타낼 수 있고 이를 통해 수력구배에 대하여 알아 보자.

 

위 그림에서 관내에 마찰이 없다고 하면 전수두는 에너지 보존의 법칙에 따라 일정하고 그림 처럼 수평이 될 것이다. 여기서 전수두란 압력수두, 속도수두, 위치수두를 합한 값이다.

그런데 압력수두와 위치수두의 합을 피에조미터 수두라고 하고 이는 전수두에서 속도수두의 값을 뺀 값이고 이것을 높이로 나타낸 값이 수력기울기선이다. 만약 유체의 진행방향으로 관의 지름이 점차 커진다면 유체의 진행 방향으로 속도가 작아지게 되고 따라서, 속도수두는 작아지는데 에너지선은 일정하므로, 일정한 에너지선에서 속도수두를 뺀 수력기울기선 (수력구배선)은 우상향하게 된다. 또한 속도구배선은 에너지선에서 속도수두를 뺀 것이기 때문에 항상 에너지선 아래에 위치하게 된다.

  ⊙ 압력수두(Pressure head) : P / ρg 를 압력수두라고 하며, 압력을 유체의 높이로 나타낸 것이다. 압력수두를 접압수두

                                                (Static pressure head)라고도 한다.

  ⊙ 속도수두 (Velocity head) : v2 / 2g 을 속도수두라고 한다. 유체의 속도에너지를 유체의 높이로 나타낸 것이다.

  ⊙ 위치수두 (Elevation head) : Z 를 위치 수두라고 한다. 유체의 위치가 갖는 에너지를 말한다. Potential energy라고도

                                                  한다.

  ⊙ 전수두 (Total head) : H를 전수두라고 하며, 압력수두, 속도수두, 위치수두의 합이다.

  ⊙ 피에조미터 수두 (Piezometric head) : P/ρg + Z 를 피에조미터 수두라고 한다. 압력수두와 위치수두의 합이다.

                                                   유체가 흐르는 위치에 피에조미터를 설치했을 때 피에조미터에 액체가 올라가는 부분까지

                                                   의 높이에 해당하는 수두를 의미한다.

​

#유체 #연속방정식 #베르누이 #압력수두 #속도수두 #위치수두 #에너지보존법칙 #관경

#구경 #피에조미터 #포텐셜에너지 #정압수두 #수력구배선 #수력기울기선

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