배관 유속 계산기란?
이 계산기는 원형 배관을 흐르는 유체의 평균 유속을 구합니다. 체적 유량(Q)과 배관의 안지름(D)만 입력하면, 유량·유속·단면적 사이의 연속 방정식을 이용해 유체가 얼마나 빠르게 흐르는지 계산해 줍니다. SI 단위로 표현되는 모든 유체에 적용할 수 있으며, 배관 설비, 공조(HVAC), 관개, 공정 엔지니어링 등 다양한 분야에서 널리 활용됩니다.
사용 방법
체적 유량은 초당 세제곱미터(m³/s) 단위로, 배관의 안지름은 미터(m) 단위로 입력하세요. 계산기가 배관의 단면적을 구한 뒤 유량을 단면적으로 나누어 초당 미터(m/s) 단위의 유속을 알려 줍니다. 유량이 초당 리터(L/s)라면 1000으로 나누어 m³/s로, 지름이 밀리미터(mm)라면 1000으로 나누어 m로 환산한 후 입력하면 됩니다.
공식 설명
핵심이 되는 식은 연속 방정식인 \(v = Q / A\)입니다. 여기서 원형 배관의 단면적은 \(A = \frac{\pi}{4} \times D^2\)로 구합니다. 두 식을 합치면 다음과 같이 됩니다.
$$v = \frac{Q}{\frac{\pi}{4} \times D^2}$$유속은 지름의 제곱에 반비례하므로, 같은 유량에서 지름을 절반으로 줄이면 유속은 4배로 빨라집니다.
계산 예시
\(Q = 0.05 \text{ m}^3/\text{s}\), \(D = 0.1 \text{ m}\)라고 가정해 봅시다. 단면적은 다음과 같습니다.
$$A = \frac{\pi}{4} \times 0.1^2 = 0.0078539816 \text{ m}^2$$유속은 다음과 같이 구합니다.
$$v = \frac{0.05}{0.0078539816} \approx 6.366 \text{ m/s}$$즉, 유체는 약 초당 6.37미터의 속도로 흐릅니다.
자주 묻는 질문
마찰이나 난류도 반영되나요? 아니요. 이 계산기는 균일한 흐름을 가정한 평균(전체) 유속을 구합니다. 실제 국부 유속은 배관 단면 위치에 따라 달라집니다.
어떤 단위를 사용해야 하나요? SI 단위를 사용하세요. 유량은 m³/s, 지름은 m로 입력하면 유속이 m/s로 나옵니다. 다른 단위는 미리 환산해 주세요.
지름이 작은 배관에서 유속이 왜 이렇게 빨라지나요? 단면적이 지름의 제곱에 비례하기 때문입니다. 지름이 작으면 단면적이 훨씬 작아지므로, 같은 유량을 보내려면 유체가 더 빠르게 흘러야 합니다.
