cavitation 과 같은 경우는 증발 잠열은 어떻게 되나요 ?? 압력이 포화압력보다 낮아져서 상변화가 일어나는 건 이해가되는데 포화압력지점을 지나 밑으로 내려갔으니 이해가 잘안되네요 예를 들어 100도 150kpa 에서 95kpa 로 내려갔으면 이때 증발잠열은 어떤 상태량 기준으로 하나요 ?? 100도 101. 3kpa 인지 95kpa 기준의 포화온도에서의 증발잠열인지 헷갈리네요 ㅠ
안녕하세요. 영상 너무 깔끔하게 만드셔서 잘 이해가 됐습니다. 한 가지 질문이 존재하는대 혹시 펌프의 직/병렬 연결중 캐비테이션이 더 잘 일어날 경우는 어느 경우인가요? 저는 병렬이라고 생각하는대 그 이유는 직렬은 유체 양정이 두 배가 되고, 유체의 압력이 두 배가 되어, 기체상태가 항상 유지될 것 이라고 생각하는대 틀린 생각일까요?
직렬 병렬 연결에서의 공동은 생각해 보지 못했는데, 정확한 답을 몰라 댓글을 못달았네요. 펌프를 유령을 퍼는 용도로 사용한다면 병렬에선 각 펌프에 50이라는 유량이 흐르고 직렬에선 모든 펌프에 100이라는 유량이 흐를 것입니다. 말씀해 주신것 같이 직렬이라면 각 펌프에서 올리려는 압력을 반반씩 올리면 되지만 병렬에서는 한단에서 올리려고하는 압력만큼 올려야 하는데 유량이 절반입니다. …. 음 글을 작성하다가 보니… 직렬에서 공동이 덜 생갈것 같네요. 아무래도 올리려고 하고 압력을 두 단계에 걸쳐서 올리기에 그럴것 같습나다. 압력을 적게 올리면 그만큼 운동량을 적게 유체에 전달해도 되고 이러면 유속이 아주 빨라지는 구간이 없어 공동이 덜 생기겠네요.
좋은 말씀 잘 들었습니다. 한가지 여쭈어 보고 싶은 것은 선박의 경우 말씀하신 것처럼 스크류 전후의 압력차에서 캐비테이션이 일어나는데, 열측정을 해보면 캐비테이션이 일어나는 스크류의 상단부가 하단부에 비해 월등히 높은 열을 발생하는 결과를 보여주는데 이러한 열에 의해 캐비테이션이 일어난다는 다른분의 추가적인 의견이 있어 의견(열과 압력 중 주원인)을 주시면 감사하겠습니다.
캐비테이션은 액체가 기체로 변하는 상변화 현상 중 하나입니다. 온도를 올려서 액체를 기체로 바꾸는 것을 Boiling이라 하며, 압력을 낮추어 액체를 기체로 바꾸는 것을 Cavitation이라 합니다. (이것에 대한 설명은 제 채널에서 "열전달"에서 "상태도(Phase diagram)"을 보시면 될 것 같습니다.) 캐비테이션이 스크류에서 일어날 때 상단부 열이 높아지는 것은 저도 처음 들었습니다. 온도가 올라가 압력이 조금 덜 내려가도 캐비테이션이 일어날 수 있겠지만, 이 경우도 캐비테이션은 압력이 낮아져 생기는 것입니다. 제 생각에는 스크류 상단부의 온도가 올라가는 것은 유동이 상대적으로 느려지면서 압력이 증가하는 부분에서 온도가 올라가는 것으로 보이며, 이 경우는 오히려 압력이 증가하여 캐비테이션 발생을 억제할 것으로 보입니다. 혹시 관련된 자료가 있으시면 "mtfl2014.knu@gmail.com"로 보내주시면 제가 살펴보도록 하겠습니다. 감사합니다.
안녕하세요 혹시 영상을 보실지는 모르겠지만 보시게되시면 미천한저에게 가르침을 부탁드리겠습니다. 고점도 액체가 평시 유량변동이 없는 압이차있는 배관에서 유속이 없는상태로 머물다 배관끝 밸브가 순간적으로 열렸다 닫힘으로 배관중간의 필터에 급격한 유속변동이 발생되고 버블이 생성됩니다. 이후 고점도 용액안에 버블이 장시간 해소가 되지 않습니다. 이것도 캐비테이션현상이라고 볼수 있을까요? 맞다면 필터에서 생기는 버블 양을 줄이기 위해서 밸브의 열림량을 조절해 순간적인 유속의 변동을 줄이면 버블이 덜생긴다고 봐도될까요? 제가 유체역학에대한 지식이 없어 제 질문자체가 맞지 않는것일수 있습니다.. 미리 감사드립니다.
네, 밸브가 갑자기 열려 유속이 생기고 이로 인해 압력이 감소하여 생긴 캐비테이션 버블이라고 보시면 될 것 같습니다. 하지만 캐비테이션 버블은 압력 감소로 생겼다, 압력이 다시 회복되면 금방 없어지게 됩니다. 제가 실험해 본 결과로는 압력이 회복되었는데 다시 사라지지 않는 버블은 "캐비테이션으로 발생은 하지만 실제로는 액체 내 녹아있는 가스(용존 가스)"라 보시면 됩니다. 물을 끓일 때도 "물이 끓은 증기만 나오는 것이 아니라 물 속에 녹아 있는 용존 가스"도 같이 나옵니다. 증기는 식히면 바로 물이 되지만 용존 가스는 식힌다고 바로 물에 다시 녹지 않습니다. 제 답변이 도움이 되었는지 모르겠네요. 다른 질문있으시면 댓글 남겨주세요. 감사합니다. * 버블이 생기는 양을 줄이려면 밸브의 열림을 천천히 하여 순간적인 유속 증가 (또는 압력 강하)가 발생하지 않게 해야겠지만, 순간적인 유속 증가가 아니더라도 국부적인 위치에서 유속이 증가하면 어쩔 수 없이 압력강하로 캐비테이션 버블이 생기게 됩니다. 그러니 유속이 급격히 증가하는 부분을 제거해 주어야 합니다.
@@열유체101 선생님 바쁘신 와중에도 답변해주셔서 감사합니다. 고점도 액체는 약 98%황산 용액입니다..화학식이H2SO4 인데 나올수있는기체가 수소랑 산소라고 보면 될까요? 용존가스가 배출되는 압력이 액체가 가지는 증기압 이하로 압력이 떨어지면 용존가스가 발생되면 된다고 보면 될까요?.. 압력변동이 얼마이하가 되어야 버블이 안생긴다 이런거를 수치로 계산할수 있을까요?..질문이 많아서 죄송합니다..감사합니다
저는 보통 물로 실험을 합니다. 물은 Phase diagram이 잘 데이터화 되어 있어, 기체-액체-고체의 경계 조건을 알고 있어, 이 경계를 넘는 온도 또는 압력으로 기체가 나오는 것을 미리 알 수 있습니다. 황산 용액도 이런 정보가 있다면 충분히 예상할 수 있을 것입니다. (하지만 이런 데이터가 있을지 모르겠네요) 그리고 용존가스는 공기가 녹아 들어가는 것입니다. 그래서 용존가스는 질소, 아르곤, 산소 등등이 나옵니다. 실제 용액과는 또 다른 가스라고 보시면 됩니다. 계산으로 얼마나온다고 예상하기는 어려울 것입니다. 제가 물로 실험해 보니 용존가스가 조건이 된다고 다 나오는 것이 아니고 온도-압력 어떤 조건에서는 빨리나오지만, 다른 조건에서는 또 다르게 나옵니다. * 어려운 걸 하시네요. 아니면 용존가스를 제거하고 실험하시면 실험 중에는 용존가스가 거의 나오지 않습니다. 그래서 저희는 실험 전에 물을 오랫동안 끓이고, 다시 식힌 후 실험을 수행합니다.
@@열유체101 선생님 주변에 물어볼사람이 없었는데 이론적으로 많은 도움주셔서 감사합니다! 업무적으로 버블을 줄여야하는 챌린지가 있어 여기저기 유튜브도 찾고 구글에서 안되는 영어 해석하면서 외국자료들도 찾아보고 있습니다.. (워터 해머링현상?이런것도있네요..)도움주신덕에 가야할길이 점점 명확해집니다. 연휴 잘보내시고 몸건강하세요!~
오래된 영상이라 보실지는 모르겠지만 질문 하나만 하겠습니다 어떤 온도에서의 압력으로 인한 상의 변화를 캐비테이션이라고 정의해주셨는데요 조금 혼란이 옵니다 ㅎㅎ 소방쪽 공부를 하는데 펌프에서 일어나는 캐비테이션을 정의하는 내용들중에 기포발생 후 소음 진동까지의 영역을 캐비테이션 즉 공동 현상 이라고 정의하더라구요 정확히 상의 변화를 캐비테이션이라고 하는지 상의변화로 일어나는 현상까지를 캐비테이션이라고 하는지 궁금합니다
어느 영상이라도 댓글을 보고 있으며, 강의에 사용하기에 오래된 것도 계속 사용하고 있는 영상입니다. 구글에서 캐비테이션을 검색하니 위키피디아에 아래와 같이 나오네요. 확인 차 검색해 보았습니다. “공동현상 또는 캐비테이션(cavitation)이란 유체의 속도 변화에 의한 압력변화로인해 유체 내에 공동이 생기는 현상을 말하며 공동현상이라고도 한다.” 그리고 위키피디아 아래를 계속 읽다보면 “그로 인해 높아진 압력에 의해 배의 프로펠러나 펌프의 임펠러 등에 충격을 주며 소음과 진동 및 마모 현상을 야기한다. 이러한 현상을 캐비테이션 부식(Cavitation Corrosion) 또는 캐비테이션 손상(Cavitation damage)이라고도 한다.” 고 설명되어 있습니다. 일반적으로 유체의 유동으로 압력이 낮아지고 캐비테이션이 생긴 이후 다시 압력이 회복되어 캐비테이션이 사라지는데…. 이걸 모두 합쳐 캐비테이션이라고 소방에서는 불렀는지는 모르지만, 정확히 말하면 “캐비테이션은 압력강하로 인한 액체에서 기체로의 상변화”입니다. 설명이 길어질 것 같아 댓글은 여기서 줄이겠습니다. 다른 질문있으시면 또 댓글 남겨주세요.
@@열유체101 충분한 답변되었습니다 감사합니다 이영상을 보면서 속이 후련했습니다 앞서 질문에서와 같이 기본서마다 펌프에서의 캐비테이션을 정의하다보니 범위가 확고하지 않아 혼란스러웠는데 캐비테이션/ 펌프에서의 캐비테이션/ 캐비테이션의 피해 정도로 나누어 기술할수 있을꺼 같네요 ^^ 감사합니다
펌프도 내부에 임펠러가 있는데 임펠러를 유동이 지날 때 속도가 빨라지면서 캐비테이션이 생기고 이 캐비테이션 때문에 임펠러 표면이 침식이 되는 것입니다. 그리고 생긴 캐비테이션 기포들은 압력이 다시 회복되는 곳에서 사라지게 됩니다. 캐비테이션의 정의는 확실한데, 이걸 가져가 사용하는 사람들이 혼란을 야기한 것 같습니다. 그리고 캐비테이션이 발생할 때 부가적으로 일어날 수도 있는 것들을 모두 캐비테이션 현상이라며....포함한 것 또한 문제인 것 같습니다.
일반적으로 캐비테이션으로 기포가 발생한다고 말할 땐 유체 내 녹아있는 용존가스가 나오는 것을 말하지는 않지만, 실제적으로 액체에 용존가스가 녹아있기에 압력을 낮추거나 온도를 올리면 용존가스가 가스의 형태로 분리됩니다. 네, 그래서 질문하신 것과 같이 "작동유체의 상변화"와 "용존가스의 배출" 이 두 가지가 나오는 것이 맞습니다. 하지만, 용존가스가 모두 제거된 유체에서 실험을 한다면 캐비테이션에 의해 발생하는 가스는 모두 "압력강하에 의한 상변화"로 생성되는 가스입니다.
물장구 칠 때 보이는 기포는 물과 공기의 표면(free surface)에서 공기가 물 속으로 빨려들어가는 것입니다. 이러한 경우를 Air entrainment 라고 합니다. 흔히 폭포수가 낙하할 때 외부 공기가 물 속으로 빨려들어가는 것과 같습니다. 올림픽에서 다이빙 선수가 물로 입수할 때 공기와 같이 입수하는 걸 볼 수 있습니다. 입수 시 air entrainment를 최소화하기 위한 자세도 유체역학을 기초로 한다고 보면 될 것입니다.
오리피스와 벤츄리 튜브에서 기포가 발생한다는 것은 압력이 내려가 Cavitation이 발생한다는 것입니다. 이러한 Cavitation bubble을 없애기 위해서는 다시 압력을 회복시키면 될 것입니다. 오리피스와 벤츄리 튜브의 좁은 곳을 지나 다시 유동단면적이 확대되면 압력이 회복되어 생성된 기포는 사라지게 됩니다. 하지만 (제가 실험을 해보니) 사라지지 않는 기포도 있는데 이런 기포는 cavitation bubble이 아니라 물 속에 녹아있는 용존기체가 Cavitation과 함께 나오는 것이더군요. 용존기체는 압력-온도와는 (어느정도) 무관하게 다시 녹는데 시간이 오래 걸립니다. 질문에 대한 충분한 답변이 되었는지 모르겠네요. 안되었다면 다시 댓글을 남겨주세요. 감사합니다.
물에 소금을 넣고 끓이면 증기가 발생하는데, 이 증기는 물이 상변화를 거쳐 생성되는 증기입니다. (물론 증기에 소금 기운이 조금 함유되어 있을 수도 있겠죠) 바닷물도 소금물이라 보면, 케비테이션 기포의 주 성분은 물이 상변화를 거쳐 생성되는 증기라 보면 될 것 입니다. 대신 소금물의 끓는 점이 물과 다르듯이 바닷물의 상변화 곡선은 물의 상변화 곡선과 다를 것입니다.
케비테이션 기포는 압력이 내려가서 상변화가 발생했기 때문에 생기는 것이기에, 압력이 다시 회복되면 원래 형태인 액체로 돌아갑니다. (수면으로 올라오기 전에 사라집니다.) 배 뒤 프로펠러에서도 케비테이션이 생기는데, 배 프로펠러 뒤에서 기포가 수면으로 올라오는 것은 케비테이션 버블이 아닌, 수면에서 빨려 들어간 공기가 다시 물 위로 올라오는 것입니다.
