차압식 유량계가 아닌 것은?
- 오벌 기어 유량계
- 벤츄리관 유량계
- 플로노즐 유량계
- 오리피스 유량계
정답과 해설 보기
정답 ① · 차압식 유량계가 아닌 것을 고르는 문제이다. 차압식 유량계는 관 내 축소부에서 유속이 증가하며 생기는 압력 차이를 측정해 유량을 구하는 방식으로, 베르누이 정리가 이론적 기초가 된다.
차압식 유량계는 유체의 압력 차이를 측정하여 유량을 구하는 방식이며, 오벌 기어 유량계는 체적식 유량계에 해당합니다.
개념 한 쪽
에너지관리기능장 유량계 — 측정원리 분류와 설치기준
유량계는 유체의 흐름을 계측하는 장치이며, 작동 원리에 따라 차압식, 용적식(체적식), 면적식, 피토관식 등으로 구분된다. 보일러나 증기계통의 계측에서는 적합한 원리의 유량계를 선택하고 규정된 설치기준을 지켜야 정확하고 안전한 계측을 확보할 수 있다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「유량계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 차압식 아닌 유량계 판별 | 1 | 여러 장치 중 체적식 유량계를 가리기 |
| 용적식 유량계 식별 | 1 | 용적식의 동작 원리와 대표 장치를 고르기 |
| 압력계 부속관·설치 기준 오류 찾기 | 1 | 압력계 부착 방법의 잘못된 설명을 가리기 |
뜻
유량계의 기본 분류는 '어떻게 유량을 세는가'라는 관점에서 이루어진다. 차압식 유량계는 관의 단면적 변화를 만들어 유속의 변화로 생기는 압력 차이를 측정하여 유량으로 환산하는 방식이다. 벤츄리관, 오리피스, 플로노즐 등이 대표적인 차압식 장치이며 베르누이 정리에 기초하여 동작한다.
용적식(체적식) 유량계는 유체의 일정한 부피를 반복적으로 채우고 이동시키는 구조를 통해 직접 부피를 세는 방식이다. 오벌 기어식 유량계는 내부 기어의 회전수로 유체의 이동 부피를 계측하므로 체적식을 대표한다. 이 방식은 정밀도가 높으나 구조적으로 압력 손실이나 마모 문제가 있을 수 있다.
면적식 유량계는 유로의 단면적이 유량에 따라 변하는 원리를 이용한다. 로터미터는 관 내부의 부표가 유량에 따라 상승하여 통과 면적이 변하는 현상을 눈금으로 읽어 유량을 판단하므로 면적식에 속한다. 로터미터는 직관적으로 읽을 수 있어 '직접 읽기'형 유량계로 분류된다.
피토관식 유량계는 정압과 전압(정압 + 동압)의 차이를 측정하여 속도 수두를 구하고, 이를 토대로 유량을 계산하는 방법이다. 전압과 정압의 차이라는 키워드가 주어지면 피토관 원리를 떠올려야 한다.
보일러 계통에서는 계기의 설치 기준도 중요하다. 예를 들어 보일러의 용량이 일정 기준 이상일 경우 유량계 설치가 의무화되며, 압력계의 경우에는 사이펀관 등을 사용하여 고온 증기의 직접 접촉을 방지해야 한다.
예제
- 분류 문제 예: 보기로 벤츄리관, 오벌 기어, 오리피스, 플로우노즐이 주어졌을 때 '차압식이 아닌 것'을 묻는 문제는 오벌 기어를 선택해야 한다. 오벌 기어는 내부 기어의 회전수를 세어 부피를 직접 측정하는 용적식이기 때문이다.
- 설치 규정 예: 보일러 용량과 관련된 규정을 묻는다면 '보일러 용량 1t/h 이상이면 유량계 설치가 필요하다'는 기준을 확인해야 한다. 또한 압력계의 경우 사이펀관을 사용하여 고온 증기가 압력계에 직접 닿지 않도록 하고, 고온 조건에서는 동관 사용에 주의해야 한다.
대표 기출 3문항
보일러에 사용되는 부르돈관 압력계의 설치에 대한 설명으로 잘못된 것은?
- 압력계 콕은 그 핸들이 수직의 증기관과 동일 방향에 놓일 때 닫히는 상태여야 한다.
- 사이폰관을 설치하여 증기가 직접 압력계 내부로 들어가는 것을 방지한다.
- 압력계에 연결되는 증기관은 보일러 최고사용압력에 견디는 것이어야 한다.
- 증기온도가 483K(210 ℃) 를 넘을 때는 압력계의 증기관으로 황동관이나 동관을 사용할 수 없다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 부르돈관 압력계의 설치에 대한 설명 중 잘못된 것을 고르는 문제이다. 압력계 콕은 핸들이 압력계 쪽 배관 방향과 수직일 때 닫히고 수평 방향일 때 열리는 구조가 정상이므로, 핸들이 수직의 증기관과 동일 방향에 놓일 때 닫히는 상태라는 설명은 잘못된 것이다.
부르돈관 압력계 콕은 핸들이 수평일 때 열리고 수직일 때 닫히므로, 수직이 닫힘 상태임을 알아야 한다.
보일러의 압력계 부착 방법을 잘못 설명한 것은?
- 증기온도가 120℃ 가 넘을 때는 동관을 사용해야 한다.
- 압력계와 연결된 증기관은 동관일 경우 안지름 6.5 mm 이상이어야 한다.
- 압력계의 콕 대신에 밸브를 사용할 경우에는 한 눈에 개폐 여부를 알 수 있는 구조로 한다.
- 물이 채워진 상태로 안지름 6.5 mm 이상의 사이펀관을 거쳐 압력계를 부착한다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 보일러 압력계 부착 방법의 잘못된 설명을 고르는 문제이다. 증기온도가 120℃를 넘는 경우 오히려 고온 증기가 압력계에 직접 닿지 않도록 사이펀관을 설치하여 증기를 응축시키고, 동관보다는 강관 등 내열성 부속관을 사용하는 것이 원칙이다.
증기 온도 120℃ 이상 시 동관 사용은 부식 및 변형 위험이 있어 압력계 부속관 규정에 위배된다.
자주 묻는 물음
- 유량계의 주요 분류는 어떻게 되나?
- 유량계는 측정 원리에 따라 차압식(단면적 변화로 압력차 측정), 용적식(일정 부피를 반복 측정), 면적식(유로 단면적 변화로 측정) 및 피토관식(정압과 전압 차로 속도 측정) 등으로 나눈다.
- 오벌 기어 유량계는 어떤 원리로 동작하나?
- 오벌 기어 유량계는 두 개의 오벌형 기어가 상호 치합하여 고정된 체적만큼의 유체를 이동시키고 그 회전수를 계수하여 총 유량을 산출하는 용적식 유량계이다.
- 보일러에 유량계를 꼭 설치해야 하는 기준이 있나?
- 보일러의 용량이 1t/h 이상이면 유량계 설치가 의무화된 기준이 있으므로 해당 기준을 기준으로 설치 여부를 판단해야 한다.
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