🚰 오리피스 유량 계산기

오리피스 플레이트를 통과하는 유체의 유량을 베르누이 방정식과 유량 계수를 사용하여 계산합니다.

Inputs

배관 직경 (D)

오리피스 직경 (d)

차압 (ΔP)

유체 밀도 (ρ)

유량 계수 (Cd)

Typical value is ~0.61 for standard orifice plates.

Results

베타 비 (β)

0.000

오리피스 단면적

0.00e+0

m²

오리피스 통과 유속

0.00

m/s

체적 유량 (Q)

0.00 m³/h

오리피스 유동 다이어그램

계산기 설명

오리피스 유량식은 배관 내에 설치한 얇은 구멍판(orifice plate)을 통과할 때 생기는 차압(ΔP)으로부터 유량을 구하는 관계식입니다. 유량계의 원리이자, 배관의 제한 공(orifice)을 통한 유체 방출을 해석하는 기본식입니다.

이 계산기가 구하는 것

오리피스 직경 d, 배관 직경 D, 유체 밀도 ρ, 그리고 차압 ΔP로부터 체적 유량 Q를 계산합니다. 베타비 β = d/D와 유량 계수 C_d를 통해 실제 유량 손실을 보정합니다.

왜 필요한가

차압식 유량계(orifice meter)의 유량 환산 원리 이해
배관 내 제한부를 지날 때의 유량·차압 설계
탱크·용기의 구멍을 통한 방출 유량 추정

계산 공식

오리피스 유량 방정식

차압에 의한 구동 에너지(2ΔP/ρ)를 속도로 환산하고, 오리피스 단면적 A_o와 유량 계수 C_d를 곱합니다. 배관과 오리피스의 면적비에 따른 유속 보정항 (1−β⁴)이 분모에 들어갑니다.

Q = C_d A_o \sqrt{\dfrac{2\Delta P}{\rho\left(1 - \beta^4\right)}}

\beta = \dfrac{d}{D}

Q — 체적 유량 [m³/s (ft³/s)]
C_d — 유량 계수 (실제/이론 유량비, 보통 ≈ 0.61)
A_o — 오리피스 단면적 (π·d²/4) [m² (ft²)]
ΔP — 차압(압력 강하) [Pa (psi)]
ρ — 유체 밀도 [kg/m³ (lb/ft³)]
β — 베타 비 (오리피스 직경 / 배관 직경)

식의 의미 (어떻게 구하나)

차압 ΔP가 클수록 유량은 √ΔP 에 비례해 커집니다.
유체 밀도 ρ가 클수록 같은 차압으로 얻는 유량은 작아집니다 (분모).
베타비 β가 1에 가까울수록 (오리피스≈배관) 보정항 (1−β⁴)이 작아져 유량이 커집니다.
유량 계수 C_d는 베타비·레이놀즈 수·설치 조건에 따라 달라지며, 표준 오리피스에서 ≈ 0.6~0.62입니다.

계산 예시

직경 100 mm 배관에 50 mm 오리피스(β = 0.5)를 설치하고, 물(ρ = 1000 kg/m³)에서 차압 10 kPa가 걸린다고 가정합니다. 보정항 (1−0.5⁴) = 0.9375, A_o = π·0.05²/4 ≈ 0.001963 m². Q ≈ 0.61 × 0.001963 × √[ 2×10000 / (1000×0.9375) ] ≈ 0.61 × 0.001963 × 4.62 ≈ 0.0055 m³/s (약 5.5 L/s) 가 됩니다.

유용한 팁

실무 팁

정확한 C_d를 얻으려면 직선 관 구간(상류 10D, 하류 5D 이상)을 확보해 난류를 안정시키세요.
베타비는 보통 0.3~0.7 범위에서 설계하며, 너무 크면 차압이 작아 측정 오차가 커집니다.
압축성 기체에서는 밀도 변화(팽창 보정)를 별도로 적용해야 합니다.

한계와 주의사항

C_d는 경험 상수로, 오염·마모·설치 오차가 누적되면 정확도가 떨어집니다.
고점도 유체나 저레이놀즈 영역에서는 C_d가 급변하므로 별도 보정이 필요합니다.
오리피스는 영구 압력 손실이 커 에너지 효율이 중요한 곳에는 부적합할 수 있습니다.