유량계: 유량계의 종류 및 설명

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필드: 기본 전기학

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유량계는 무엇인가요

유량계는 무엇인가요?

유량계(flow meter)는 고체, 액체 또는 기체의 유속을 측정하는 장비입니다. 유량계는 선형, 비선형, 부피, 또는 무게 기준으로 유속을 측정할 수 있습니다. 유량계는 또한 유량 게이지, 유량 지시기, 또는 액체 미터라고도 알려져 있습니다.

유량계의 종류

주요 유량계의 종류는 다음과 같습니다:

기계식 유량계
광학식 유량계
개방 채널 유량계

기계식 유량계

양변위식 유량계

이 유량계는 유체가 통과하는 부피를 측정하여 유속을 측정합니다. 실제 과정은 유체를 특정 용기에 임시로 담아 유속을 알 수 있도록 하는 것입니다. 이는 우리가 물을 일정한 수준까지 버킷에 채우고 그 다음에 흘려보내는 것과 매우 유사합니다.

이러한 유량계는 간헐적인 유속이나 적은 유속을 측정할 수 있으며, 점성이나 밀도와 상관없이 모든 액체에 적합합니다. 양변위식 유량계는 파이프 내의 난류에도 영향을 받지 않으므로 견고하다고 할 수 있습니다.

노테이팅 디스크 미터, 왕복 동작 피스톤 미터, 진동 또는 회전 피스톤 미터, 기어 미터, 타원 기어 미터(그림 1), 나선형 기어 미터 등이 이 범주에 속합니다.
양변위식 유량계

질량 유량계

이 유량계는 질량을 측정하여 유속을 추정합니다. 이러한 중량 기반 유량계는 화학 산업에서 주로 사용되며, 체적 분석보다 중량 기반 측정이 필요한 경우에 사용됩니다.

열 유량계(그림 2a)와 코리올리 유량계(그림 2b)가 이 범주에 속합니다. 열 유량계의 경우, 유체 흐름이 미리 가열된 프로브를 냉각시키고, 이 열 손실을 감지하여 유체의 유속을 결정합니다. 반면, 코리올리 유량계는 코리올리 원리를 이용하여 진동 튜브를 통해 유체가 흐르면서 발생하는 주파수 또는 위상 변화 또는 진폭 변화를 측정하여 유속을 측정합니다.
질량 유량계

압력 차 유량계

압력 차 유량계에서는 유체가 관을 통과하면서 삽입된 장애물을 통과할 때 발생하는 압력 강하를 측정하여 유속을 측정합니다. 유체의 유속이 증가할수록 제약부에서 더 큰 압력 강하가 발생하며, 이를 미터로 기록할 수 있습니다(그림 3). 이를 통해 유속을 계산할 수 있으며, 이는 압력 강하의 제곱근에 비례합니다(베르누이 방정식).

오리피스 플레이트 미터, 플로우 노즐 미터, 플로우 튜브 미터, 파일럿 튜브 미터, 엘보 탭 미터, 대상 미터, 다일 튜브 미터, 콘 미터, 벤투리 튜브 미터, 라미나 흐름 미터, 가변 면적 미터(로타미터) 등이 압력 차 유량계의 몇 가지 예입니다.

속도 유량계

속도 유량계는 유체가 통과하는 속도를 측정하여 유속을 추정합니다. 여기서 유체의 속도는 유속과 직접적으로 비례하므로, 유속을 직접적으로 측정할 수 있습니다. 이러한 유량계에서는 터빈을 사용하는 방법을 포함하여 다양한 방법으로 속도를 측정할 수 있습니다(그림 4).

터빈 유량계

속도를 측정하는 방법에 따라 터빈 유량계, 보르텍스 쉐딩 유량계, 피토튜브 유량계, 프로펠러 유량계, 패들 또는 펠턴 휠 유량계, 단일 제트 유량계 및 다중 제트 유량계 등 다양한 종류의 속도 유량계가 있습니다.

광산과 같은 위험 환경에서 유체의 유속을 측정할 때, 침습하지 않는 유량계가 필요합니다. 속도 유량계의 한 종류인 소나 유량계가 이러한 요구 사항을 충족합니다. 또한 초음파 유량계와 전자기 유량계도 속도 유량계의 일부입니다.

광학식 유량계

광학식 유량계는 광학 원리를 사용하여 유속을 측정합니다. 일반적으로 레이저빔과 광검출기를 사용하는 장치를 채택합니다. 여기서 관을 통과하는 가스의 입자가 레이저빔을 산란하여 신호를 생성하고, 이를 수신기로 전송합니다(그림 5). 그런 다음, 이러한 신호 사이의 시간을 측정하면 광검출기 사이의 거리를 알 수 있으므로, 가스의 속도를 측정할 수 있습니다.
광학식 유량계
이 유량계는 가스를 구성하는 입자의 실제 속도를 측정하므로, 열 조건이나 가스 유속의 변동에 영향을 받지 않습니다. 따라서 고온 및 고압, 고습도 등의 불리한 환경에서도 정확한 유속 데이터를 제공할 수 있습니다.

개방 채널 유량계

개방 채널 유량계는 유체의 유로가 자유 표면을 포함하는 경우 유속을 측정하는 데 사용됩니다. 웨어 미터와 플루미 미터(그림 6)는 버블러나 플로트와 같은 보조 장치를 사용하여 특정 지점에서 유체의 깊이를 측정하는 개방 채널 유량계입니다. 이 깊이를 통해 유체의 유속을 얻을 수 있습니다.

다른 한편, 염료 테스트 기반 개방 채널 유량 측정의 경우, 일정량의 염료 또는 소금을 사용하여 유체의 흐름을 변경합니다. 결과적인 희석은 유체의 유속을 측정합니다. 다음으로, 유량계가 작동해야 하는 정밀도는 그것이 사용되는 응용 프로그램에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 우리 정원의 파이프를 통해 흐르는 물을 모니터링하려는 경우, 화학 공정을 위한 알칼리를 모니터링할 때 사용되는 유량계보다 정밀도가 낮은 유량계를 사용해도 됩니다. 또한, 유량계가 유량 밸브와 함께 사용될 때 성공적으로 제어 작업을 수행할 수 있다는 점도 주목해야 합니다.

수도계는 무엇인가요?

수도계(water meter)는 관을 통해 흐르는 물의 유속을 모니터링하는 유량계의 한 종류입니다. 물 유속 측정의 두 가지 일반적인 접근법은 배치 및 속도입니다. 일반적인 배치 설계에는 진동 피스톤 및 누테이팅 디스크 미터가 포함됩니다. 속도 기반 설계에는 단일 제트 미터와 다중 제트 미터, 터빈 미터가 포함됩니다.