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▶ 유체역학을 다루는 포스팅
2. 비 원형 관로 (Non-Circular Ducts)
2.1) 개요
비 원형 관로, 특히 직사각형 덕트에서의 유체 흐름은 특별한 고려가 필요합니다. 이러한 유형의 관로에서의 유체 흐름은 종종 HVAC 시스템과 같은 응용에서 발견됩니다.
2.1.1) 특성
- 비 원형 관로에서는 유체의 속도 분포와 압력 손실이 원형 관로와 다를 수 있습니다.
- 유동 특성을 계산할 때 등가 직경 (Equivalent Diameter) 개념을 사용합니다.
2.1.2) 등가 직경 (Equivalent Diameter)
등가 직경은 비 원형 관로의 유동 특성을 원형 관로의 관점에서 분석할 수 있게 해주는 가상의 직경입니다.
\( D_e = \frac{4 \times \text{Area}}{\text{Perimeter}} \)
- \( D_e \): 등가 직경
- Area: 관로의 단면적
- Perimeter: 관로의 둘레
예제 문제 및 풀이
예제 1
문제: 너비가 0.3m이고 높이가 0.2m인 직사각형 덕트의 등가 직경을 계산하시오.
풀이:
\( D_e = \frac{4 \times \text{Area}}{\text{Perimeter}} \)
\( \text{Area} = 0.3 \times 0.2 \)
\( \text{Perimeter} = 2 \times (0.3 + 0.2) \)
\( D_e = \frac{4 \times 0.06}{1.0} \)
\( D_e = 0.24 \, \text{m} \)
따라서 직사각형 덕트의 등가 직경은 0.24m입니다.
예제 2
문제: 위의 덕트를 통해 물이 1m/s의 속도로 흐를 때 레이놀즈수를 계산하시오. 물의 동점성계수는 1×10−3 Pa⋅s1×10−3Pa⋅s, 밀도는 1000 kg/m31000kg/m3입니다.
풀이:
\( Re = \frac{\rho v D_e}{\mu} \)
\( Re = \frac{1000 \times 1 \times 0.24}{1 \times 10^{-3}} \)
\( Re = 240000 \)
따라서 레이놀즈수는 240000입니다.
다른 기계 가공법 링크
유체역학 (26) – 역적-운동량의 원리(Impulse-Momentum Principle)