 절대온도 고려

 공기의 부피와 밀도는 온도의 변화에 따라 변함

 공기의 부피와 밀도 보정

 절대온도 고려

 K ^O = C ^O + 273

 절대온도 : 기체(공기)의 활동이 멈춘 부 피가 “0”인 온도

온도(temperature)

열과 분자 운동

샤를의 법칙(Charles' Law)

일정한 압력에서 기체의 부피는 절대온도에

비레한다

V/T=V'/T'=k'(일정)

열과 온도의 정의

•온도 정의

•보통 온도계에 새겨진 눈금으로 표시

•물질 내에 있는 원자 또는 분자의 평균 운동에너지

•열은 물체에 출입하는 총 에너지의 양

•온도는 물체가 가지고 있는 에너지의 수준

•온도계가 고안되어 열과 온도의 개념이 분명하게 구별

온도계 [溫度計, thermometer]

• 물체의 물리적 상태가 온도의 변화에 따라 연속적으로 변하는 것을 이용

• 갈릴레이의 알코올 온도계가 시초

• 섭씨온도

•셀시우스가 제안

•1 atm, 얼음의 녹는점을 0 ℃, 물의 끓는점 100 ℃

•100등분 한 눈금

• 절대온도

• 섭씨눈금으로 나타낸 수치에 273.15를 더한 것

• 기호 K

절대 영도

• 열역학적 최저온도

• 분자의 열운동이 완전히 정지

• 부피가 '0'이면 온도를 낮출 수 없다

• 섭씨로 따지면 약 -273℃

• 섭씨 온도는 물의 상태를 기준

• 절대온도는 기체의 열역학적 온도

압력(pressure)

 단위면적에 작용하는 힘(무게)

 kg/m ² , kg/cm ²

 mmH ₂ O, mmHg

 산업환기 : 압력의 단위는 mmH ₂ O(물의 높

이변화를 측정)

압 력

압력은 단위 면적에 가해지는 힘, 즉 무게를 뜻한다. 이에 따라 압력의 단위는 kg/cm

²

대기압: 1 대기압 = 1.033kg/cm

²

계기압: 절대압 ㅡ 대기압 절대압: 대기압 + 계기압

공기의 압력

가벼운 판자를 신문지로 덮은 다음 판자를 재빨리 치면 판자는 신문지가 공기의 압력을 받아 판자를 누르기 때문에 책상 위에 그대로 있는다.

공기의 압력이 작용하는 방향

물이 쏟아지지 않는 이유는

공기의 압력이 여러 방향에서 작용하고 있기 때문

보일의 법칙을 통해 기체의 구조 알아보기

1662년 영국의 과학자

보일(Boyle, R.; 1627~1691) 옛날 사람들은 공기가 빈틈이 없는 하나의 덩어리로 되어 있다고 생각했다.

보일은 자신의 실험을 토대로 공기가 압축될 수 있는 빈틈이 많은 구조로 되어 있다는 것을 알게 되었다.

보일의 법칙(Boyle's Law )

기체 들은 분자사이의 거리가 멀어 외부에서 압력을 가하면 부피 감소

PV=P'V'=k(일정)

예를 들어 절대압이 1인 수면에서 부피가 4L인 풍선을 가지고 절대압이 2가 되는 수심 10m로 하강하면 풍선의 부피는 2L이다.

부피(volume)

 유체가 차지하는 공간의 크기

 산업환기 : 공기와 체적

 산업환기에서 부피의 단위 : mL, L, m ³

분야별 적용 몰부피 [molar volume]

•화학분야: S.T.P.에서 22.4ℓ/mol

•산업환기분야: N.T.P.에서 24.1ℓ/mol

•산업보건분야: 25℃, 1기압의 몰부피 24.45ℓ/mol

환기량(volume flow rate)

 Q = VA

Q = m ³ /시간 A = 면적, m ² V = 속도, m/초

가장 많이 언급되는 공식임

 사각형 후드의 면적이 1 m x 30 cm였다.

후드 면에서의 속도가 0.5 m/초일 때 후드 내로 들어가는 환기량(공기량, m ³ /분)을 구하시오

 덕트 직경이 20 cm였다. 덕트를 지나가는 공기의 속도가 15 m/초일 때 덕트를 흐르는 환기량(공기량, m ³ /분)은

 직접 풀어보세요. 몇 회 ?

예제

공기부피의 변화

공기부피 α 온도 공기부피 α 1/압력 보일-샤르법칙

T1 P1V1

= T2 P2V2

보일-샤를의 법칙

일정량의 기체의 부피는 압력에 반비례하고 절대온도에 비례

공기 압력 (정압 동압 전압)

 정압(static pressure, SP)





 동압, 속도압(velocity pressure, VP)



 전압(total pressure, TP)



정압(static pressure, SP)

 잠재에너지(potential energy)

 공기를 이동시키는데 소요되는 에너지

 송풍기에 의해 생김

 정압 : 가치있는 일(공기의 이동)을 하는데

소요되는 에너지(예: 가솔린)

속도압(velocity pressure, VP)

 정지상태에 있는 유체(공기)에 작용하여 속도 또는 가속을 일으키게 함 : kinetic energy

VP(mmH2O) =

γ V

_t ²

전압(total pressure, TP)

TP = SP + VP

덕트의 정압, 동압 및 전압 관계

 Pressure differences create movement of air masses

 In industrial ventilation, air is induced to move by pressure difference created by a fan

공기의 이동

기압과 공기의 움직임

주사기 안과 바깥의 공기는 공기의 압력(기압)에 따라 움직임

이상적인 환기

양 압 양 압 음 압

공기흐름의 원리 I (이상유체의 흐름선)

이상 유체의 흐름에서는 연속 방정식이 성립

공기흐름의 원리 II

(이상유체의 질량보존의 법칙)

점성이 있는 유체는 흐르면서 역학적 에너지의 일부가 열에너지로 전환

베르누이 방정식

양 력

레이놀즈 수

골프공은 왜 곰보일까?

공기 흐름

수도물이 나오는 형태가 다른 이유

속도에 따른 저항

벤츄리계(관 유체흐름 측정)

 관을 흐르는 유체의 속도를 측정하는 장치

레이놀즈수(Reynolds Number)

정의: 유체가 유동할 때 흐름이 한 형태에서 다른 형태로 바뀌는 임계속도는 관경, 액체의 점도, 밀도, 평균유속에 따라 좌우되는데 이러한 내용을 식으로 정의한 것

층류: 1,160이하(Re에 의해 마찰계수 결정) 난류: 3,000이상(조도에 의해 마찰계수 결정) 전이영역: 1,160∼3,000

공기 저항

1. 형상저항: 공의 앞 뒤 표면에 작용하는

압력의 차이 때문에 생기는 저항; 물체의 모양에 따라 형성

2. 마찰저항: 공기와 공의 마찰로 인해 발생

3. 공은 형상저항이 전체저항의 대부분을

차지하므로 형상저항을 줄여주면 공은 멀리

날아간다

유체의 흐름을 과학적으로 규명

•골프공 : 레이놀즈 수는 약 5만에서 15만 정도

•탁구공 : 레이놀즈 수는 4만 미만

•야구공 : 시속 1백50km의 속도를 자랑하는 선동렬 선수의 야구공의 레이놀즈 수는 30만 정도

형상저항을 감소시키는 레이놀즈 수는

약 4만에서 40만 정도이다

흡기와 배기의 기류특성

 배기 : 직경의 30D에서 입구유속의 10%

 흡기 : 직경의 1D에서 유입유속의 10%