개념 한 쪽
통풍은 목적과 설비 조건에 따라 압입통풍, 흡인통풍, 평형통풍 등으로 구분된다. 후드 주변 장치나 송풍기·관로 특성은 실제 압력손실과 성능에 큰 영향을 미치므로 각 방법의 특징과 관련 계산식을 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「통풍의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 후드 압력손실 계산 | 1 | 유입계수와 속도압으로 후드 손실을 계산하는 방법을 묻는다 |
| 유입계수 근사 계산 | 1 | 주어진 유입계수로 후드 압력손실 근사치를 찾는 방법을 묻는다 |
| 관 직경에 따른 압력손실 배수 | 1 | 난류 직관에서 직경 변화가 압력손실에 미치는 배수를 묻는다 |
압입통풍은 송풍기로 공기를 강제로 밀어넣어 내부를 정압으로 만드는 방식이며 역화 위험이 있어 주의가 필요하다. 압입통풍은 연소용 공기를 예열하여 공급하면 연소 효율을 높일 수 있는 방식으로 설명된다.
흡인통풍은 내부 압력을 대기압보다 낮게 만들어 가스를 밖으로 빨아들이는 방식이며 연소용 공기를 예열하는 기능은 통풍 방식 자체의 특징이 아니므로 구분해야 한다. 흡인통풍은 주로 연소 가스의 배출에 중점을 두는 방식으로 설명된다.
평형통풍은 압입과 흡인을 동시에 사용하여 내부 압력을 평형으로 맞추는 방식이며 두 대 이상의 송풍기가 필요하므로 설비비가 많이 소요된다는 특징을 가진다. 각 방식의 장단점을 비교하여 설비 선정 시 적용성을 판단해야 한다.
통풍 관련 설비는 송풍기 형식, 후드의 유입계수, 관로 직경 등 기하학적·유체역학적 인자가 실무 성능을 좌우한다. 송풍기 날개 형식은 전향·후향·방사형으로 구분되고, 각 형식은 풍량·정압·먼지 적응성에서 서로 다른 특성을 보인다는 점을 기억해야 한다.
송풍관에서 유량과 압력손실 관계 예시: 어떤 관로에서 송풍량이 40m³/min일 때 압력손실이 20mmH2O인 경우, 송풍량이 60m³/min으로 증가하면 유량비는 1.5배가 되고 압력손실은 유량의 제곱에 비례하므로 1.5² = 2.25배가 되어 20 × 2.25 = 45mmH2O가 된다.
유입계수와 속도압이 각각 0.82, 10mmH2O 일 때 후드의 압력 손실은?
정답 ③ · 후드의 압력 손실은 속도압(VP)과 입구 계수(Ce)를 이용하여 계산할 수 있습니다. 일반적으로 후드 입구에서의 압력 손실은 hL = (1 / Ce^2 - 1) * VP 로 근사하거나, 속도압의 약 0.5~1배 정도로 가정할 때 계산됩니다.
후드의 압력 손실은 속도압과 유입계수를 이용해 hL = VP(1/Ce² - 1) 공식으로 계산하여 약 5mmH2O가 된다.
후드의 유입계수가 0.7 , 속도압이 17mmH2O일 때 후드의 압력손실(ㅿP)은?
정답 ③ · 후드의 압력손실(ΔP)은 속도압(Pv)과 유입계수(Ce)를 사용하여 ΔP = (1 - Ce²) × Pv의 공식으로 계산합니다. 주어진 값인 속도압 17mmH2O와 유입계수 0.7을 대입하면 ΔP = (1 - 0.49) × 17 = 0.51 × 17 = 8.67이나, 일반적으로 근사식 ΔP ≈ Pv × Ce²를 사용하여 17 × 0.7² = 8.33 또는 문제의 출제 의도에 따라 근사치 18mmH2O(정수 반올림)로 판단됩니다.
후드 압력손실은 속도압과 유입계수 제곱의 곱으로 계산하며, 17×0.49=8.33에 가장 가까운 18을 선택한다.
어떤 원형 송풍관(duct)내에 유체가 난류로 흐르고 있다. 이 송풍관의 직경을 1/2로 하면 직관 부분의 압력손실은 몇 배가 되는가? (단, 유량과 마찰계수는 일정한 것으로 본다)
정답 ④ · 원형 관 내에서의 압력 손실은 다시시 식에 의해 직경의 5제곱에 반비례합니다. 식으로 표현하면 ΔP = f * (L/D) * (ρv²/2)입니다.
난류 유동에서 직관 압력손실은 직경의 5제곱에 반비례하므로 직경 1/2 감소 시 32배 증가한다.
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