◆압축공기의 공급과 배관
루프 배관 이란?① 주 관로에서 분기관로를 취할 때는 반드시 상부에서 역U자 관식으로 취하여 직접 배수가 유출되지 않도록 한다.
② 주 관로에는 1/100정도의 교배를 붙여 최저부 바닥에는 드레인 자동배수밸브를 설치한다. 공장의 지하 관로에도 그림에 나타난 것처럼 드레인을 설치한다.
③ 주 관로의 입구나 분기관로와 기기간에는 반드시 공기압 필터를 설치하여 폐수, 녹, 카본의 유출을 막는다.
④ 송기관로는 용접이나 열을 가하여 구부려서 시공하지 않는다.
어쩔 수 없을 때는 가열에 의한 산화 스케일 등을 떨어트려 방청처리를 한다.
⑤ 긴 직선배관에는 기온변화에 의한 팽창, 수축으로부터의 이탈방지를 만들어 둔다.
⑥ 주 관로에서 분기관로를 할 경우에는 반드시 정지밸브를 설치한다.
또, 부분적으로 배관을 점검할 수 있도록 곳곳에 정지밸브를 설치하여 두면 좋다.
⑦ 중요한 공기압 장치의 배관의 입구 측과 출구에 정지밸브와 우회회로를 설치한다. 우회회로)바이패스(Bypass) )관로에 의하여 주 관로를 멈추지 않고 공기압장치의 보수ㆍ점검이 가능하다.
⑧ 공기 압축기-배관계가 2개이상 있을 때는 여기에 접속하여 긴급 시에는 정지밸브를 개ㆍ폐하여 보급할 수 있도록 한다.
⑨ 이어지는 부분은 합리적으로 배치하여 필요한 최소한도로 한다. 더욱, 분해가 필요한 이어지는 부분은 플랜지(flange) 이음이나, 유니언(union) 이음으로 처리 가능한 공간으로 한다.
링배관: 가장 이상적인 배관방법으로 압력강하가 작다.
직선배관: 배관 끝단에 압력강하가 생겨 가능하면 피한다.
배관 선정1. 배관 선정 압축공기의 공급배관구경의 결정은 배관내의 압축공기의 유속과 압력손실을 고려하여 선정하되 공기압력 저장조와 사용 기기 사이의 배관 압력손실을 0.1 ㎏/㎠(g)이하로 하여 선정하는 것이바 람직하며 향후의 증설관계를 고려하여 면밀히 검토해야 한다. 배관 구경의 결정시에 필요한 사항 은 다음과 같다.
① 공기사용량 - 공기사용량은 반드시 순간 부하 조건으로 하여 계산되어야 한다. 순간 최대 부하조건이 고려되지 않을 경우 공기압 부족으로 기기의 오작동이 발생할 수 있다.
② 배관의 길이 - 공기 청정 기기로부터 시작하여 최종 제조설비까지의 길이를 산출한다.
③ 허용 가능한 압력강하(압력손실) - 배관 길이 상에서 발생되는 압력손실의 허용량을 결정한다.(순수배관에서 만의 압력손실)
④ 최종 요구처의 작업 압력 - 관 말단 또는 최종 사용 처에서의 작업압력을 검토한다.
⑤ 공기 청정 기기의 사용조건 및 배관 부속 자재의 수량 - 압축기로부터 공급되는 압력이 공기 청정 기기를 통과하면 압력손실이 발생되므로 이를 고려한 압력을 배관 1 차측 압력으로 설정해 야 하며 이후 배관에 적용되는 관이음쇠류, 밸브류 등의 교축 손실을 포함해 야 한다. 압축 공기의 배관내 표준유속은 배관구경의 크기에 따라 다르나 통상 12m/sec 이하로 하는 것이 좋으며 배관경이 60 ㎜ 이하일 때는 표준 유속은 10m/sec 이하로 하는 것이 좋다. 또한 배관경 선정 시에는 사용처의 요구압력, 유량(자유 공기량 조건) 소요배관 길이(소요배관길이는 순수 길이와 각종 교축요소의 보정길이를 포함한 길이이다.) 등을 결정한 뒤 다음의 선정 도표를 참조하여 배관경을 산정 설치토록 한다.
밀도, 비중량밀도를 ρ(kgf/cm 3 ) , 비중량을 γ(kgf/cm 3 ), 중력가속도를 g 라 하면
&gamma=ρg
연속방정식압축공기는 정상류와 비정상류가 있다. 흐름의 상태(속도, 압력, 밀도, 온도)가 시간에 따라 변하지 않는 것을 정상류라 하고, 흐름의 상태가 변하는 것을 비정상류라고 한다.
관로 중에서는, 엄밀하게 정상류가 아닌 경우가 많지만, 일정한 조건에서 운전되는 경우, 일반적으로 정상류로 취급한다. 정상류에서는, 관로 임의의 단면을 통과하는 유량은 어느 단면에서도 일정하다(좌 그림 참조).
Q=v1A1 =v2A 2
여기서, A1 , A2 : 단면적(cm2 ) v1 : 단면 A1에서 속도 v2 : 단면 A2에서 속도
이것을 연속방정식이라고 한다.
베르누이의 정리기체는 운동에너지, 압력에너지 및 위치에너지의 세 가지 형태의 에너지를 가지고 있다. 정상류에서 에너지의 변화가 없는 경우 에너지 보존의 법칙에서 흐르고 있는 액체의 다음 상태가 변하더라도 운동에너지, 압력에너지 및 위치에너지의 총합은 변하지 않는다.
베르누이의 정리는 다음 식으로 표현된다.
γ : 유체의 비중량 g : 중력의 가속도
h : 위치수두 v1, v2 : 유속 P1, P2 : 압력
단면적이 작은 곳에서는 유속이 증가하지만, 압력은 감소한다. 이것은 압력 에너지의 일부가 운동에너지로 변환되었기 때문이다. 이와 같이 압력에너지와 운동에너지는 서로 변환되는 것으로부터 에너지 보존의 법칙이 성립한다.