KR101105873B1

KR101105873B1 - 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법

Info

Publication number: KR101105873B1
Application number: KR1020110072055A
Authority: KR
Inventors: 오상택
Original assignee: 오상택
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2012-01-16

Abstract

본 발명은 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법에 관한 것이다.
본 발명은 정압실 내부에 구성되며 흡입된 공기의 유동성을 진정시키는 정류장치, 풍량을 측정하는 측정 노즐, 측정 노즐을 선택적으로 ON / OFF하는 실린더 부재, 흡입구를 통해 흡입되는 공기의 온도, 습도 및 정압, 차압을 측정하는 센서부를 포함하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법에 있어서, 상기 측정 노즐을 통해 유량 측정 및 정압을 측정하기 위해 비압축성 무마찰의 1차원 유동에서 얻어지는 체적 유량과, 박리현상, 단면의 급격한 변화 및 축소 현상을 고려하여 보정을 통한 토출계수를 측정하고, 이 토출계수에 대한 기체의 팽창 보정계수를 산출하여 측정 노즐의 풍량을 측정하는 것을 특징으로 하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법을 제공한다.

Description

이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법{Measuring QuantityMethod of Nozzle Type Of Portable Digital Flow Meter}

본 발명은 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 소형 제작에 의해 간편하게 휴대 가능하고, 실내공기조화, 환기장치의 공기덕트 등의 룽량을 신속하고 간단하면서도 정밀하게 측정할 수 있으며, 자동차의 에어컨 시스템, 중소형 팬 및 송풍기에서 토출되는 풍량뿐만 아니라 흡입되는 풍량 및 정압은 물론 공기의 온도, 습도까지 신속하고 정밀하게 측정할 수 있는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공학기술의 급속한 발전과 생활환경의 개선에 따라 유채 기기의 응용범위는 매우 다양해지고 있다. 최근 국내외의 산업계에서는 조용하고 친환경적 제품을 요구하는 소비자들의 요구에 맞추는 한편, 더욱 편안하고 쾌적한 제품을 만들어 경쟁력을 갖추기 위해 많은 노력을 하고 있다.

특히, 덕트 시스템을 사용하여 원하는 장소에 필요한 만큼의 풍량을 공급하는 것은 덕트 시스템의 형태에 따른 복잡한 유동 특성과 압력 분포의 불균일성으로 인하여 아주 어려운 문제이다.

더불어, 풍량의 정확한 공급 및 제어는 고가의 장비를 요구하며 따라서 환기시스템에 의해 건물의 수준과 건설에 따른 부가가치가 결정되고 있다. 선진국에서는 건설에서의 고부가가치 실현을 위하여 환기시스템에 관한 많은 종류의 연구를 수행하고 있으며, 건물 건축에 적용하여 고부가가치의 건축물을 생산하고 있다.

현재의 풍량 측정은 건물 내부공조시스템, 자동차의 공조시스템, 공기를 다루는 가전 제품 (에어콘, 공기청정기, 소형 환풍기, 욕실 환기팬 등)에서 정밀한 토출공기 풍량 측정을 위하여 요구되는 기술이다.

이처럼, 정밀한 토출공기 풍량 측정을 위해서 덕트 또는 팬의 토출시, 필연적으로 경계층 영향으로 인해 유체 박리 또는 와류현상을 초래하게 되고, 이에 따라 평균유속에 의한 풍량의 측정은 토출 직후의 공기 유속이 모두 불균일 속도 분포를 가질 수밖에 없다.

이러한 이유로 일반적인 중대형 풍량의 팬등에서는 풍량을 측정하기 위해서 멀티노줄의 방식 또는 토출구에 피토관에 의한 다점측정을 한 후, 다시 유속을 평균화하여 풍량으로 환산하여 사용하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.

또한, 열선센서 또는 풍속계 등을 사용하여 유량을 추징 계산하는 방법을 사용하고 있으나, 이는 공기의 특성으로 인해 풍량의 정밀측정은 불가능하고, 또한 복잡한 구조 형상을 가지거나 점성 경계층 영향으로 불균일 유속 분포 개소의 풍량의 정밀측정이 불가능한 문제점이 있었다.

반면에 노즐 장치를 이용한 풍량 측정 방법을 이용하게 되면 균일한 풍량을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 성능 측정 범위가 넓으며, 여러 개의 노즐을 열고 닫는 노즐의 조합으로써, 풍량의 다소에 관계없이 정확한 성능 측정이 가능하게 할 수 있는 장점이 있으나, 이러한 노즐 장치를 이용한 풍량 측정 방법은 크기가 크고 무게가 무거우며 가격도 고가여서 이동성에서 매우 취약한 문제점이 있었다.

이에 따라, 건축물에서 실내공기 조화 및 환기 장치의 공기덕트 등의 풍량은 신속, 간단하면서도 정밀하게 측정할 수 있는 이동형 풍량 측정 장치의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 소형 제작에 의해 간편하게 휴대 가능하고, 실내공기조화, 환기장치의 공기덕트 등의 룽량을 신속하고 간단하면서도 정밀하게 측정할 수 있는 이동형 풍량측정장치의 설계방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 자동차의 에어컨 시스템, 중소형 팬 및 송풍기에서 토출되는 풍량뿐만 아니라 흡입되는 풍량 및 정압은 물론 공기의 온도, 습도까지 신속하고 정밀하게 측정할 수 있는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 정압 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 정압실 내부에 구성되며 흡입된 공기의 유동성을 진정시키는 정류장치, 풍량을 측정하는 측정 노즐, 측정 노즐을 선택적으로 ON / OFF하는 실린더 부재, 흡입구를 통해 흡입되는 공기의 온도, 습도 및 정압, 차압을 측정하는 센서부를 포함하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법에 있어서, 상기 측정 노즐을 통해 유량 측정 및 정압을 측정하기 위해 비압축성 무마찰의 1차원 유동에서 얻어지는 체적 유량과, 박리현상, 단면의 급격한 변화 및 축소 현상을 고려하여 보정을 통한 토출계수를 측정하고, 이 토출계수에 대한 기체의 팽창 보정계수를 산출하여 측정 노즐의 풍량을 측정하는 것을 특징으로 하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 소형 제작에 의해 간편하게 휴대 가능하고, 실내공기조화, 환기장치의 공기덕트 등의 룽량을 신속하고 간단하면서도 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 자동차의 에어컨 시스템, 중소형 팬 및 송풍기에서 토출되는 풍량뿐만 아니라 흡입되는 풍량 및 정압은 물론 공기의 온도, 습도까지 신속하고 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토출계수의 레이놀즈수 관계 특성을 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동식 디지털 풍량 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동식 디지털 풍량 측정장치의 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 노즐의 유선 및 차압 실험 결과를 나타낸 시뮬레이션 모델링,
도 7 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 오리피스, 노즐, 벤츄리 관, 층류 요소 등과 같은 조임 기구 중 노즐을 이용한 이동형 풍량측정장치의 유량 측정 및 정압을 측정하기 위한 것으로서, 노즐을 사용하는 이유는 많은 시간소모와 지켜야 할 제한요소가 많은 피토관 또는 풍도관을 조합한 풍량측정 방법보다 훨씬 편하게 풍량의 측정이 가능하기 때문이다.

또한, 노즐의 정밀한 가공을 요하긴 하지만 기내, 기외의 정압 조정이 가능하기 때문에 기외정압을 가지는 Ducted Ran 또는 가정용 송풍기와 같은 기외정압이 없는 Unducted Fan 모두 성능 시험이 가능하고, 성능시험을 위한 측정준비 및 측정시간의 절약이 가능하고, 다수의 노즐을 개폐하는 조합을 통해 풍량의 다소에 관계없이 정확한 성능측정이 가능함은 물론, 그 측정범위 또한 비교적 넓기 때문이다.

한편, 노즐을 이용하여 제작된 이동형 디지털 풍량 측정장치는 정밀한 풍량을 측정할 수 있도록 제작된 노즐의 풍량을 측정하기 위하여 비압축성 무마찰의 1차원 유동에서 얻어지는 체적 유량을 측정하고, 다음과 같은 수학식 1과 같이 나타난다.

여기서, A₁, A₂는 압력 측정지점에서의 조임기구 단면적(m²)이고,

ρ는 측정 대상 유체 밀도, kg/m³이고,

p₁, p₂는 측정 정압, kPa이고,

Q는 계측유량(m²/s)이다.

상기 노즐의 풍량에 의한 유량을 측정하기 위해서는 면적 A₁, A₂밀도와 차압을 알아야 한다. 특히, 정밀한 유량을 측정하기 위해서는 이론적인 모델에서 가정한 정상상태, 비압축성 등으로부터 벗어날 수밖에 없으므로 적절한 보정계수를 고려해야만 한다.

즉, 면적 A₁, A₂는 실제 유량 단면적을 나타내지만, 박리현상, 단면의 급격한 변화 및 축소 현상 등으로 인해 다른 형태의 단면적을 가지게 된다. 또한, A₁, A₂는 시간당 유량의 변화에 따라 동시에 변화게 되므로, 이때 측정된 압력강하에 영향을 미치는 마찰 손실이 존재하여 이는 영구적 압력 손실로 변환될 수 밖에 없다.

이러한 요소를 고려하여 실제 유량 즉, 노즐의 풍량을 측정하기 위해서는 보정을 통한 토출계수(C_d)를 구해야 하고, 토출계수(C_d)는 수학식 2와 같이 구할 수 있다.

여기서, A₁은 관단면적이고,

A₂는 오리피스 단면적이다.

한편, 토출계수(C_d)는 실제 측정 지점의 조건에 따라 오리피스의 레이놀즈 수(Nr)에 따라 변화하게 되고, 토출계수와 레이놀즈수에 따른 변화 관계는 도 1에 도시된 토출계수의 레이놀즈수와의 관계 특성을 나타낸 그래프와 같다.

즉, 일정 표준 치수에 대해 오리피스를 구성하고, 특정위치에 압력 탭을 설치하면, 실험을 통해 정밀한 (0.4~0.8% 오차)Cd 값을 구할 수 있게 된다.

또한, 측정된 유량은 계측된 차압에 따라 측정되는 유량 역시 달라지게 되고, 평균 유량은 원래 요소에 변동 요소를 추가하여 측정을 하게 된다.

즉, 측정된 유량은 계측된 차압의 제곱근에 비례하므로 차압이 1/10이 되면, 유량은 1/3이 감소하게 되며, 측정하는 정밀도 역시 30% 이하의 정밀도를 가지게 되어 차압의 평균값을 측정하도록 한다. 차압의 측정은 차압 측정 계측장치를 통해 계측하되, 수학식 3과 같이 나타낼 수 있을 것이다.

상기의 수학식 3을 통해 측정된 값으로 실제 유량을 측정할 수 있으나, 이때 측정된 실제 유량에 대한 보정이 필요하며 이는, 오리피스에서 발생하는 영구 압력 손실을 보정하는 것이다.

이와 같은 토출계수는 실제 기체 유동의 측정인 경우, 측정 압력 강하가 비교적 작기 때문에 압력비 p₁, p₂ 가 대부분 0.99이상의 값을 가져 압축비의 영향을 무시해도 무방하나, 동일한 조건에서 비압축성 유동과 압축성 유동에 대한 영향을 평가하는 계산값을 살펴보면, 조임비(: 관경 대 오리피스 직경비)가 0.5이고, 비열비를 1.4로 한 경우, 계산된 오차는 0.6%이하로 나타나는 것을 알 수 있다.

이러한 유동장에서의 압축성의 영향을 고려하여 보정하는 경우는 수학식 4에 나타난 바와 같다.

상기 수학식 4에 의하면, 압축성의 영향이 더욱 커지는 경우인 p₂ / p₁ <0.99인 경우에는 오리피스에 의한 유량게측 오차가 더욱 증가하게 되고, p₂ / p₁ = 0.99일 때에는 6%의 오차가 발생하고, p₂ / p₁ = 0.8일 때의 오차는 더욱 커져 12%가 되고, p₂ / p₁ =0.7일 때는 19%, p₂ / p₁ =0.6일때는 26%의 오차를 나타낸다.

한편, 유량 측정 후 여러 유량 측정 장치의 영구 압력 손실을 비교할 때, 정밀도를 유지하기 위하여 각각의 측정 장치마다 동일한 차압값을 재현해야 한다.

즉, 상호 비교를 위해서는 유량 노즐의 영구 압력 손실을 오리피스와 실제 동일한 값을 가지게 해야 하는 것이다.

이는, 동일 영구 압력 손실을 가지기 위해 유량 노즐의 경우, 더욱 작은 조임비를 가져야만 하고, 이 압력 손실은 조임비가 적을수록 감소하기 때문이다.

영구 압력 손실은 조임비가 0.2~0.8일때 10~15%의 값을 가진다.

아울러, 풍량을 측정하기 위해서는 공기의 밀도를 측정하여야 하는데 공기의 밀도는 조임기구(유량 노즐)의 상류쪽 압력 취출구의 축을 포함하는 관로 단면에서 사용상태에서의 값을 사용하도록 한다.

또한, 공기의 밀도는 그 단면에서 직접 측정하여 구하거나 그 단면의 정압, 온도 및 유체의 종류에서도 산출한다. 이때, 공기의 밀도 측정은 풍량의 측정에 지장을 주지 않는 범위 내에서 진행됨이 바람직하다.

이와 같은 방법에 의해 풍량을 측정하는 노즐이 내장 설치되는 이동형 디지털 풍량 측정장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 풍량 공급장치(100), 덕트(200), 풍량 측정장치(300), 센서부(360)를 포함하여 구성된다.

이러한 본 발명의 이동형 디지털 풍량 측정장치는 ASHRAE 규격에 의해 제작되며, 측정범위는 10~500m³/h 측정이 가능한 멀티노즐 형식의 측정 장치로서, 공기의 흐름을 따라서 정압실(310)과 유입된 공기의 유동을 안정시키는 정류장치(320), 차압을 이용하여 유량을 측정할 수 있는 측정 노즐(330)이 5개 구성된다.

아울러, 압력의 측정은 0~2000pa의 측정범위를 가지는 압력계를 사용하고, 정압실(310)의 정압 측정과 측정 노즐(330)의 전, 후단의 차압을 측정하는데 이용하도록 한다.

정압 측정은 정압실(310)의 입구에 설치된 정압 측정탭(464a, 464b)과, 정압 센서(364, 366)에 의해 이루어지며, 차압 측정은 정압실(310) 내부에 설치된 측정 노즐(330)의 전,후에 각각 설치된 차압 측정탭(468)과 차압센서(368)에 의해 측정이 이루어진다.

아울러, 본 발명의 풍량 측정장치(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 정압실(310) 내부에 구성되며 흡입된 공기의 유동성을 진정시키는 정류장치(320), 풍량을 측정하는 측정 노즐(330), 측정 노즐(330)을 선택적으로 ON / OFF하는 실린더 부재(340), 측정 노즐(330)을 통과한 공기를 배출하는 송풍기(350), 흡입구를 통해 흡입되는 공기의 온도, 습도 및 정압, 차압 등을 측정하는 센서부(360)를 포함하여 구성된다.

여기서, 센서부(360)는 덕트(200)를 통해 유입되는 공기의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 센서(362), 덕트 어댑터에 구비되는 에어호스(202)와 연결되며, 흡입되는 공기량 및 정압을 측정하는 흡입 정압센서(364), 송풍기(350)에 의해 토출구를 통해 배출되는 공기량 및 정압을 측정하는 토출 정압센서(366) 및 측정 노즐(330)의 전방부 및 후방부의 차압을 측정하는 차압센서(368), 그리고 대기압을 측정하는 대기압 센서(369)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 센서부(360)의 흡입 정압센서(364)는 덕트 어댑터(212)에 형성되는 정압 측정탭(464a)을 통과하는 공기량을 측정하고, 토출 정압센서(366)는 정압실(310)의 후방측 다시말해, 실린더 부재(340)의 후방측에 형성된 정압 측정탭(464b)을 통과하는 공기량을 측정하며, 차압센서(368)는 측정 노즐(330)의 전방 및 후방에 각각 차압 측정탭(468a, 468b)을 형성하여 이 측정 노즐(330)을 통과하기 전과 통과한 후의 압력차를 측정하는 것이다.

또한, 측정 노즐(330)은 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 직경을 가지는 다수의 노즐들이 노즐패널(332)에 장착되며, 실린더 부재(340)의 작동에 따라 선택적으로 ON / OFF된다.

이러한 측정 노즐(330)은 풍량을 측정하기 위하여 측정 노즐(330) 전후의 차압을 측정해야만 한다.

즉, 차압센서(368)와, 차압 측정탭(468a, 468b)에 의해 측정 노즐(330) 전후의 차압이 얻어지게 되면, 다음과 같은 식을 통해 유속을 얻을 수 있게 된다.

또한, 측정 노즐(330)의 토출계수는 레이놀즈수 Nr=10,000인 경우, 0.94이고, Nr=106에서 0.96 정도로서, 오리피스의 것보다 매우 크고, 이를 단순화하는 경우에는 거의 1.0으로 간주할 수 있을 것이다.

상기의 수학식 5에서 얻어진 유속을 이용하여 질량 보전법칙을 적용함으로써, Q=V×A 와 같은 식의 관계를 얻을 수 있고, 이를 풍량으로 환산할 수 있을 것이다.

여기서, Q는 풍량이고,

A는 공기가 지나가는 단면적이고,

V는 공기의 속도이고,

△P는 노즐 전후의 압력차이고,

ρ는 공기의 밀도이다.

또한, 측정 노즐(330)의 토출계수는 측정 노즐(330)의 조임비, 레이놀즈수 및 관내 벽이 거칠기에 영향을 받게 되므로, 다음과 같은 식을 통해 구할 수 있을 것이다.

상기 수학식 6을 통해 구해지는 토출계수의 불확실성은 β 와 ReD의 값에 오차가 없는 것으로 ±2.0%이다.

여기서, Cd는 토출계수

β는 노즐의 조임비

d는 유량을 측정하는 온도에서의 조임구멍 지름

D는 유량을 측정하는 온도에서의 상류쪽 관지름

ReD는 레이놀즈 수

또한, 측정 노즐(330)의 토출계수에 대한 기체의 팽창 보정계수는 다음과 같은 식을 통해 구할 수 있을 것이다.

여기서,

χ는 등 엔트로피 지수

γ는 압력비

상기의 식을 이용할 때의 제한 조건은 다음과 같다.

(a) 0.3≤β≤0.8

(b) 50mm≤D≤500mm

(c) ReD는

0.30≤β≤0.44인 경우 70000≤Red≤10⁷

0.44≤β≤0.80인 경우 20000≤Red≤10⁷

(d) γ=ρ/ρ≥0.75

상기의 제식들을 고려하여 풍량을 측정할 수 있는 식을 구하면 다음과 같다.

상기의 측정 노즐(330)의 설계 방법에 의해 설계된 측정 노즐(330)을 CFD를 통해 유선 및 차압을 확인한 결과, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, CFD 해석 결과 모든 유동장에서의 측정 노즐(330)의 흐름이 원활하게 이루어지는 것을 확인할 수 있고, 또한 측정 유량의 통과 전후 유동장에서 발생하는 측정 노즐(330)의 압력장 역시 흐름의 가장 문제가 되는 박리현상이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 임의의 유선상에서의 흐름은 측정 노즐(330)을 지나면서 압력은 낮아지고, 속도는 유선의 정열이 흐트러지지 아니하면서 원활하게 가속되는 흐름을 보여주고 있다.

즉, 분석 결과 설계 선정된 본 발명의 측정 노즐(330)은 모든 유동장에서의 측정 공기 흐름이 원활하게 이루어지는 것을 알 수가 있었고, 설계 선정된 측정 노즐(330) 특성은 측정 대상의 주어진 임의 유동 유량에서 노즐 전후 위치에서 일정 차압이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

이하에서는, ASHRAE의 성능 측정 기준과 내부 정압 삽입관을 통한 운전환경 내부 유동장의 변화와 특성을 실험하고, 정압측정 위치에 따른 내부 유동장을 파악하고, 그 차이점과 원인을 분석한 실험 결과로서, 총 6가지의 Case를 비교 분석하였으며, Case1 내지 Case3은 ASHRAE를 비교 분석한 것이고, Case4 내지 Case6은 내부 정압 삽입관에 대한 결과를 비교 분석한 것이다.

정압	100	200	300	400	500	600	700	800
Case 1	99.28	198.52	297.72	396.88	496.00	595.08	694.12	793.12
Case 4	99.31	198.21	296.71	394.81	492.52	589.81	686.71	783.21
차이(%)	-0.03	0.16	0.34	0.53	0.71	0.89	1.08	1.27
평균(%)	0.62

상기 표 1은 각 정압에 따른 차압을 표시한 것으로 각 차이를 백분율로 환산하여 표시한 것이다.

여기서, 상기 표 1 및 도 7에 나타난 바와 같이, Case 1 과 Case 4를 비교 분석한 결과, 다중 노즐판에서 중앙에 위치하는 40.64mm 노즐만을 개방한 상태의ASHRAE 기준과 내부 정압관에서의 차이는 0.62%의 차이가 발생함을 확인할 수 있다.

정압	100	200	300	400	500	600	700	800
Case 2	99.49	199.10	298.85	398.74	498.77	598.94	699.25	799.70
Case 5	99.40	198.20	296.40	394.00	491.00	587.40	683.20	778.40
차이(%)	0.09	0.45	0.83	1.20	1.58	1.96	2.35	2.74
평균(%)	1.40

상기 표 2는 각 정압에 따른 차압을 표시한 것으로 각 차이를 백분율로 환산하여 표시한 것이다.

여기서, 상기 표 2 및 도 8에 나타난 바와 같이, Case 2 과 Case 5를 비교 분석한 결과, 다중 노즐판에서 측면에 위치하는 40.64mm 노즐만을 개방한 상태의ASHRAE 기준과 내부 정압관에서의 차이는 1.40%의 차이가 발생함을 확인할 수 있다.

정압	100	200	300	400	500	600	700	800
Case 3	96.95	193.55	289.95	386.15	482.15	577.95	673.55	768.95
Case 6	97.54	195.44	293.74	392.44	491.54	591.04	690.94	791.24
차이(%)	-0.61	-0.97	-1.29	-1.60	-1.91	-2.22	-2.52	-2.82
평균(%)	-1.74

상기 표 3은 각 정압에 따른 차압을 표시한 것으로 각 차이를 백분율로 환산하여 표시한 것이다.

여기서, 상기 표 3 및 도 9에 나타난 바와 같이, Case 3 과 Case 6을 비교 분석한 결과, 다중 노즐판에서 전체 노즐을 개방한 상태의 ASHRAE 기준과 내부 정압관의 차이는 -1.74%의 차이가 발생함을 확인할 수 있다.

차압	100	200	300	400	500	600	700	800
차이(%)	0.53	-0.07	-0.43	-0.69	-0.89	-1.06	-1.22	-1.38
평균(%)	-0.65

상기 표 4는 각 차압에 따른 풍량을 표시한 것으로, 각 차이를 백분율로 환산하여 표시한 것이다.

여기서, 상기 표 4 및 도 10에 나타난 바와 같이, Case 1 과 Case 4를 비교 분석한 것으로 다중 노즐판에서 중앙에 위치하는 40.64mm 노즐만을 개방하여 ASHRAE 기준과 내부 정압관에서의 차압에 따른 풍량을 비교한 결과, ASHRAE 기준 대비 내부 정압관 기준은 -0.62%의 차이가 발생함을 알 수 있었다.

차압	100	200	300	400	500	600	700	800
차이(%)	0.90	0.12	-0.33	-0.65	-0.90	-1.12	-1.31	-1.50
평균(%)	-0.60

상기 표 5는 각 차압에 따른 풍량을 표시한 것으로, 각 차이를 백분율로 환산하여 표시한 것이다.

여기서, 상기 표 5 및 도 11에 나타난 바와 같이, Case 2와 Case 5를 비교 분석한 것으로 다중 노즐판에서 측면에 위치하는 40.64mm 노즐만을 개방하여 ASHRAE 기준과 내부 정압관에서의 차압에 따른 풍량을 비교한 결과, ASHRAE 기준 대비 내부 정압관 기준은 -0.60%의 차이가 발생함을 알 수 있었다.

차압	100	200	300	400	500	600	700	800
차이(%)	-0.27	0.01	0.10	0.10	0.05	-0.05	-0.17	-0.33
평균(%)	-0.07

상기 표 6은 각 차압에 따른 풍량을 표시한 것으로, 각 차이를 백분율로 환산하여 표시한 것이다.

여기서, 상기 표 6 및 도 12에 나타난 바와 같이, Case 3과 Case 6을 비교 분석한 것으로 다중 노즐판에서 전체 노즐을 개방하여 ASHRAE 기준과 내부 정압관에서의 차압에 따른 풍량을 비교한 결과, ASHRAE 기준 대비 내부 정압관 기준은 -0.07%의 차이가 발생함을 알 수 있었다.

상기 표 1 내지 표 6을 통해 비교 분석된 결과를 살펴보면, ±2% 이내의 차이를 확인할 수 있고, 이 차이를 통하여 결과적으로 ASHRAE 기준과 내부 정압관 기준에 있어 매우 일치하는 것을 알 수 있었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 풍량 공급장치 200: 덕트
300: 풍량 측정장치 310: 정압실
320: 정류장치 330: 측정 노즐
340: 실린더 부재 350: 송풍기
360: 센서부 362: 온습도 센서
364: 흡입 정압센서 366: 토출 정압센서
368: 차압센서 369: 대기압 센서

Claims

정압실 내부에 구성되며 흡입된 공기의 유동성을 진정시키는 정류장치, 풍량을 측정하는 측정 노즐, 측정 노즐을 선택적으로 ON / OFF하는 실린더 부재, 흡입구를 통해 흡입되는 공기의 온도, 습도 및 정압, 차압을 측정하는 센서부를 포함하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법에 있어서,
상기 측정 노즐을 통해 유량 측정 및 정압을 측정하기 위해 비압축성 무마찰의 1차원 유동에서 얻어지는 체적 유량과, 박리현상, 단면의 급격한 변화 및 축소 현상을 고려하여 보정을 통한 토출계수를 측정하고, 이 토출계수에 대한 기체의 팽창 보정계수를 산출하여 측정 노즐의 풍량을 측정하고,
상기 측정 노즐의 토출계수에 대한 기체의 팽창 보정계수는 수학식

에 의해 산출되고,
χ는 등 엔트로피 지수,
γ는 압력비,
β는 노즐의 조임비
의해 산출되는 것을 특징으로 하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법.
제 1 항에 있어서,
상기 측정 노즐을 통해 측정되는 차압은 수학식

에 의해 측정되며, 상기 V는 공기의 속도이고, 상기 C_d는 토출계수이고,상기 △P는 노즐 전후의 압력차이고, 상기 ρ는 공기의 밀도이고, 상기 수학식을 통해 측정노즐의 풍량으로 환산하는 것을 특징으로 하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 측정 노즐은 ASHRAE 기준 대비 내부 정압관 기준이 ±2% 이내의 차이인 것을 특징으로 하는 이동식 디지털 풍량 측정장치의 노즐 풍량 측정방법.