관마찰계수, Moody 선도 ~ 조도, 밀도, 점성 (수두손실에 이어서)

차례

- 수두손실과 관마찰계수

- 관마찰계수

- 상대조도

- Sus tube 종류

 

 수두손실과 관마찰계수

 

손실은 관이 길수록 커지고(흐를수록 손실이 생기므로), 지름이 클 수록 작아진다(관이 넓으면 더 잘 흐를 수 있으므로). 그리고 유속의 제곱에 비례한다. 일반적으로 조도(관 표면의 거칠기)가 클 수록 저항이 커지고, 밀도와 점성에 영향을 받는다.

 

2021.07.08 - [정리, 공부해요/기계공학] - 손실양정, 관마찰 손실헤드 ~ (길이)(마찰계수)(유속)/(직경)

손실양정, 관마찰 손실헤드 ~ (길이)(마찰계수)(유속)/(직경)

이번 포스팅에서는 관마찰계수

 

 관마찰계수

 

마찰계수는 조도, 밀도, 점성의 영향을 받습니다.

실무에서는 Moody선도가 주로 사용된다고 하는데 ,,

Moody 선도에는 x축 Re수(밀도와 점성의 영향)에 따라 층류/난류로 나눠집니다.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Moody_EN.svg

File:Moody EN.svg - Wikimedia Commons

기본적으로 x축: Re / y축: 관마찰계수 & 난류에서 상대조도 값마다의 그래프 라인 한줄씩

 

관마찰계수는

층류(Fully developed flow, laminar flow: Re < 2300)에서는 64/Re 선형함수를 따르고 상대조도의 영향이 (없)적습니다.

그러다 층류를 벗어나면(Turbulent flow: Re > 2900 or 4000) 상대조도에 따라 그 값이 달라집니다.

 

 

 상대조도

 

상대조도 = 배관거칠기(e) / 관 내경(d)

https://blog.daum.net/mmdarksidemm/7574014

https://www.cheresources.com/invision/topic/15015-stainless-steel-316l-relative-roughness/

Stainless Steel 316L - Relative Roughness - Industrial Professionals

그리고 제가 이번에 시스템에 사용한 sus316 같은 경우는,, 대강 Steel과 비슷한 0.05 mm나 0.045 mm 정도라고 합니다 :)

 

 Sus tube 종류

 

표면처리 방법에 따라 조도가 달라질 것인데, 각각의 조도값은,, 찾기가 어렵습니다 ㅜ

대략적으로 기본적인 Stainless steel 값으로 계산하면 되나,, 싶네요 :(

 

조도값: AP < BA < MP

 

AP (annealed & pickling):

• 열처리 및 산세된 내외면이 우유빛을 띄고 있고 외관이 무광이다

BA (Bright Annealing): 광휘열처리

• 열처리가 무산화공기(수소나 진공 등)에서 진행되기 때문에 열처리 후 tube 표면에 scale이 발생하지 않고 오히려 광택이 생긴다.
• 열처리 후에도 인발 혹은 용접 상태 그대로의 표면을 유지할 수 있다
• 내외면 유광, 상대적으로 조도값이 AP에 비해 우수

MP (Machanical Polished 기계적 연마)

• 가느다란 머릿결 같은 무늬가 생겨, 연마 방법이 파티클 잔류를 막기에 내부식성을 향상시킨다.

EP (Electro Polishing 전해연마): 

• 내외면 특성(조도, 부식저항력 등)을 향상시키기 위해 AP, BA를 이용하여 전해연마라는 가공 진행
• 내부의 광택은 거울수준과 비슷

 

/// 연마(Polishing)는 표면처리의 마지막 단계로 재료의 평활, 평탄도를 유지하고 광택을 높여 거울면을 만들기 위해서 사용되었다.

 

 

 

마치며

 

다음은 곡관/관형에서의 수두손실 입니다 :D