[소방유체역학] 유체

📌 베르누이의 정리

• 전수두 = 위치수두 + 압력 수두 + 속도수두

📌 토리첼리의 정리

📌 피토정압관

📌 유체의 상승 높이

📌 하겐–포아젤의 법칙

• 원형 관을 흐르는 점성 유체의 층류 유동에서 유량과 압력차, 관의 기하학적 조건, 점성계수의 관계를 나타낸 법칙

📌 점도계

• 유체에 힘을 가해서 이 때 발생하는 힘을 측정하여 점도를 측정
• 스토크스의 범칙 : 낙구식 점도계
• 뉴턴의 운동방정식 : 스토머 점도계, 맥 마이클 점도계
• 하겐 포아젤 법칙 : 오스트왈드 점도계, 레드우드 점도계, 앵글러 점도계, 바베이 점도계, 세이볼트 점도계

📌 유량계

• 관경을 작게 하면 유속이 빨라져서 동압이 높아지고 정압이 낮아진다, 이 때 발생하는 차압에 의해서 유량을 측정
• 오리피스, 벤츄리미터, 로터미터

📌 압력계

• 피에조미터, 정압관

📌 유속계

• 피토관, 피토정압관, 시차액주계, 열선풍속계

📌 배관의 마찰계수

📌 펌프의 동력

• 수동력 : 순수한 동력으로 펌프의 효율, 전달계수를 무시한 동력

• 축동력 : 수동력에 펌프의 효율을 가산한 것

• 전동기용량 : 축동력에 전달계수를 가산한 것

📌 펌프의 공동현상

• 물 속에 공기 기포가 발생하는 현상으로 물 속에 기포가 발생하는 원인은 2가지가 있다. 하나는 물을 온도를 높여 끓이거나 두번째는 물의 압력을 포화증기압 이하는 낮추는 방법이 있다. 이 중에서 물의 압력을 낮아지면서 물 속에 기포가 발생하는 것을 공동현상이라 한다.

📌 펌프의 수격현상

• 갑작스런 속도의 변화에 따른 힘의 차로 펌프와 주변 시스템에 순간적으로 큰 힘이 작용하여 변형, 손상 또는 파손의 원인이 되는 현상

📌 펌프의 맥동현상

• 펌프를 운전할 때 송출압력과 송출유량이 주기적으로 변동하여 펌프 입구나 출구에 설 치된 진공계나 압력계의 지침이 심하게 흔들리는 현상

📌 모세관 현상

• 액체와 고체가 접촉하면 상호 부착하려는 성질을 갖는데, 이 부착력과 액체의 응집력의 상대적 크기에 의해 일어나는 현상

$$h=\frac{ 4·\sigma·\cos \theta }{\gamma ·d }$$

📌 방수량

$$Q = 0.653 \, ·d^2· \sqrt{10·P}$$

📌 펌프의 비속도

• 특정 조건(단위 유량, 단위 양정)에서 펌프가 회전해야 하는 속도
• 비속도 작음: 고양정, 저유량에 적합한 펌프 (예: 원심 펌프 일부)

$$N_s=\frac{N \sqrt{Q}}{H^{3/4}}$$

📌 엔탈피 보존의 법칙

• 기체(유체)가 노즐을 통해 분출될 때, 노즐은 외부에 일을 하지 않고(W=0), 단열된(Q=0) 시스템으로 간주합니다. 따라서 열역학 제1법칙에 의해 전체 에너지(총 엔탈피)는 일정합니다.

$$h_1 + \frac{u_1^2}{2}=h_2 + \frac{u_2^2}{2}=\text{constant}$$

📌 정수력에 의한 단위폭 당 모멘트

$$M = \int_0^L \rho g y^2\,dy= \rho g \left[\frac{y^3}{3}\right]_0^L= \frac{1}{6}~\rho g L^3$$

📌 수력반경, 수력지름

$$수력반경:R_h = \frac{A}{L}$$ $$수력지름:D_h = 4 R_h$$