개념 한 쪽
에너지관리기사 열교환장치 — 분석과 유량 측정
열교환장치를 운전할 때는 유체의 성분과 양을 알아야 한다. 성분을 나눠 재는 크로마토그래프, 산소의 자기 성질을 쓰는 분석계, 압력손실이 적은 유량계, 진공도를 재는 계기, 피토관 수주와 오리피스 유량 계산을 본다.
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뜻
가스크로마토그래프법은 시료를 기화시켜 컬럼에 통과시키며 성분을 분리한 뒤 검출한다. 분리 능력 덕에 선택성이 우수하고, 기체뿐 아니라 비점 300℃ 이하의 액체까지 측정하는 물리적 분석법이다.
압력계를 고를 때는 용도, 사용압력에 맞는 눈금 범위, 진동 대비 부속품, 크기와 등급을 함께 본다. 용도는 빼고 생각해도 되는 항목이 아니다.
산소는 강한 상자성을 띠는 대표 기체다. 자기식 가스 분석계는 이 성질을 이용해 산소 농도를 잰다. 유량계 가운데 전자유량계는 자기장 속을 흐르는 유체의 유도 기전력으로 유량을 구하며, 관 안에 장애물이 없어 압력손실이 가장 적다.
진공도는 잔류 기체를 이온화해 흐르는 전류로 잰다. 전리 진공계가 가장 높은 진공도까지 측정할 수 있다.
피토관을 흐름에 향해 세우면 속도수두만큼 액주가 올라간다. 유속 5m/s이면 h=v²/(2g)=25÷19.6≈1.28m다. 오리피스에서는 수두압으로 유속을 구한다. 수두 10m이면 V=√(2×9.8×10)=14m/s이고, 지름 100mm 구멍의 단면적 (π/4)×0.1²≈0.00785m²를 곱해 유량 약 0.109m³/s를 얻는다.
액체의 온도팽창을 이용하는 온도계는 수은이나 알코올을 넣은 유리제 온도계다. 액체가 더워지며 부피가 늘어난 양으로 온도를 읽는다.
예제
선지 판단은 크로마토그래프의 측정 대상을 비점 300℃ 이하 액체까지로 잡는지, 압력계 선택에서 용도를 빼지 않는지, 자기식 분석계를 산소와 연결하는지, 전자유량계의 압력손실이 가장 적다고 보는지, 피토관 수주 1.28m와 오리피스 유속 14m/s를 얻는지에서 갈린다. 1.28m와 0.109m³/s가 그 예다. 전리 진공계 대신 다른 계기가 더 높은 진공을 잰다고 본 선지, 액체팽창 온도계를 열전대 계열로 본 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 가스크로마토그래프법은 어떤 시료를 다루나요?
- 기체와 비점 300℃ 이하의 액체를 기화시켜 성분별로 분리해 측정합니다.
- 자기식 가스 분석계는 무엇을 재나요?
- 강한 상자성을 띠는 산소의 농도를 잽니다.
- 수두 10m인 오리피스의 유속은 얼마인가요?
- V=√(2gH)에 넣어 약 14m/s입니다.
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