2016년 3회 11번 장방형 덕트
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과정명: 공조냉동기계기사
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강사명: 임재기
장방형 덕트의 원형덕트 환산식에 궁금한 점이 있습니다.
비원형 덕트를 원형 덕트의 지름에 상당하기 위해서 수력직경나 수력반지름을 쓰는 것으로 대학에서 배웠습니다.
수력직경 D = 4*Area / Perimeter = 4A / P 이기 때문에 장변 a 단변 b의 직사각형 덕트의 경우 D = (2ab) / (a+b) 가 되며 이는 장방형 덕트의 원형덕트 환산식과는 많이 다릅니다.
1. 장방형 덕트의 원형덕트 환산식은 왜 만들어졌으며
2. 왜 수력직경을 이용한 식 대신 쓰는지 궁금합니다.
그리고 문제에서, Q = AV 의 공식은 A단면이 원형이든 아니든 사용할 수 있습니다.
3. 그렇다면 a = 3b 이므로 Q = 3(b^2)V 를 이용해서 a와 b 값을 구할 수 있는데 왜 굳이 필요하지도 않은 원형덕트 지름을 구해서 장방형 덕트로 환산한 후 값을 구했나요? Q =3(b^2)V 를 이용해서 단변 길이 b를 구하면 31.05cm 인데 이는 교재의 답 28.20cm와 많은 차이가 납니다.
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댓글
답변드립니다.
1. 장방형 덕트에서 상당직경 de = 4A / P 가 실제적으로 잘 맞지 않는 것을 알고
Huebscher가 1948년에 위식 de = 4A / P 를 실험적으로 발전시켜 장방형덕트에 적용할 수 있는 식을
만들게 된 것입니다. 즉, 장방형덕트 환신직경 de = 1.3[(a xb)^5 /(a+b)^2]^1/8 는 실험식인 것입니다
2. 이문제는 단순히 동일한 단면적을 수학적으로 계산하는 문제가 아닙니다.
덕트의 등마찰손실법을 적용하면 동일한 풍량과 동일한 풍속일때 덕트 단면적을 계산해 보면
원형덕트 단면적(A)이 장방형덕트 단면적(A)보다 작게 나옵니다.
이유는 동일한 마찰손실을 내야 하기 때문입니다.
따라서 질문자 께서 구한 장방형덕트의 크기는 단순히 원형덕트 단면적과 동일한 단면적을 갖는
장방형 덕트의 규격인 것입니다.
문제 풀이에서 제시한 "장방형덕트의 원형덕트 환산식"을 이용하여 계산하면 원형덕트보다
단면적이 큰 장방형덕트가 산출되는 것입니다.
그래야 동일한 마찰손실을 갖는 덕트가 되는 것입니다.
감사합니다.
강사 임재기
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