국소배기장치 배풍량 계산#2 (외부식후드)

 

안녕하세요? 수박공입니다.

지난 시간에 국소배기장치 배풍량 계산 중 포위식후드에 대해 알아보았습니다.

2023.03.25 - [[200]공정안전자료/240)건물설비배치도] - 국소배기장치 배풍량 계산#1 (포위식후드)

오늘은 외부식후드의 배풍량 계산에 대해 알아보겠습니다.

 

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■ 외부식후드 필요배풍량

외부식후드의 필요 배풍량 계산식은 포위식후드의 경우와 같이 단순하지 않음

후드의 형태, 설치장소에 따라 계산식이 상이함

외부식후드의 필요 배풍량

기류의 양(Q)은 풍속(V)과 등속도면의 면적(A)과의 관계임

상기의 관계를 적용하면 아래와 같은 식으로 표시할 수 있음

배풍량(Q_m3/min) = 60 × 개구면의 평균풍속(Vo_m/sec) × 후드의 개구면적(Ao_m2)

                                =  60 × 제어풍속(Vc_m/sec) × 제어풍속의 등속도면 면적(Ac_m2)

 

※ 참고. 등속도면 면적(Ac)은 나타난 형상이 아니므로 계산시 주의해야 함

제어풍속(Vc)에 상당하는 등속도면의 형상을 상상하여 등속도면 면적(Ac)을 추정하는 것이고, 외부식후드의 필요 배풍량을 계산하기 위한 수단이됨

 

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■ 외부식후드 배풍량 계산

1) 자유공간에 설치된 원형·장방형후드

자유공간에 설치된 원형·장방형후드

 

원형·장방형후드의 등속도면 면적은 아래의 식으로 계산할 수 있음

등속도면 면적(Ac_m2) = 10 × 개구면에서의 거리(X_m)^2 + 개구면적(Ao_m2)

상기 식을 외부식후드 필요배풍량 계산식에 대입하면, 아래와 같음

배풍량(Q_m3/min) = 60 × 제어풍속(Vc_m/sec) × [ 10 × 개구면에서의 거리(X_m)^2 + 개구면적(Ao_m2) ]

※ 참고. 개구면적(Ao) 계산

- 원형인 경우  :  A = ( π × d^2 ) ÷ 4

- 사각인 경우  :  A = W × L

 

2) 자유공간에 설치된 플랜지가 붙은 원형·장방형후드

자유공간에 설치한 플랜지가 붙은 원형·장방형후드

 

외부식후드 주위에 플랜지를 부착하면 배풍량이 절약됨

후방 개구주위에 적당한 폭의 플랜지를 부착할 경우,

플랜지가 없는 경우에 후방에서부터 후드 주위에 흘러들어온 기류가 없어지며, 등속도면은 후드의 앞방향으로 일어남

후드 개구면에서부터 X(m) 거리의 점을 통과하는 등속도면 면적은

플랜지가 없는 경우와 비교하여 약 25% 정도 작아지고, 배풍량도 약 25% 줄어듬

 

등속도면 면적은 아래의 식으로 계산할 수 있음

등속도면 면적(Ac_m2) = 0.75 × [ 10 × 개구면에서의 거리(X_m)^2 + 개구면적(Ao_m2) ]

상기 식을 외부식후드 필요배풍량 계산식에 대입하면, 아래와 같음

배풍량(Q_m3/min) = 60 × 0.75 × 제어풍속(Vc_m/sec) × [ 10 × 개구면에서의 거리(X_m)^2 + 개구면적(Ao_m2) ]

※ 참고. 개구면적(Ao) 계산

- 원형인 경우  :  A = ( π × d^2 ) ÷ 4

- 사각인 경우  :  A = W × L

 

 

 

3) 후드의 한면이 벽, 바닥, 천정 등에 접하게 설치된 장방형후드

후드의 한면이 벽, 바닥, 천정 등에 접하게 설치된 장방형후드

 

후드의 한면이 벽, 바닥, 천정, 작업대 등에 접하여 있어 그 쪽 기류의 유입이 없는 경우,

2배 크기의 후드의 등속도면을 중심에서 2개로 잘린 것으로 고려할 수 있음 

 

등속도면 면적은 아래의 식으로 계산할 수 있음

등속도면 면적(Ac_m2) = 0.5 × [ 10 × 개구면에서의 거리(X_m)^2 + 2 × 개구면적(Ao_m2) ]

상기 식을 외부식후드 필요배풍량 계산식에 대입하면, 아래와 같음

배풍량(Q_m3/min) = 60 × 제어풍속(Vc_m/sec) × [ 5 × 개구면에서의 거리(X_m)^2 + 개구면적(Ao_m2) ]

※ 참고. 개구면적(Ao) 계산  :  A = W × L

 

4) 장방형·원형 캐노피형후드

장방형·원형 캐노피형후드

 

토마스(F.A Thomas "Canopy Exhaust Hood" Heating and Ventilating 43, No4.(1950))는 탱크위에 설치한 캐노피형 후드에 관하여 연구한 결과 배풍량 Q에 대한 식을 만들었음

배풍량(Q_m3/min) = 60 × 14.5 × ( 캐노피와 탱크의 공간의 높이(H_m) )^1.8 × ( 캐노피직경 또는 변의길이(W_m)^0.2 ) × 제어풍속(Vc_m/sec)

단, 상기 식은 H/W가 0.3 초과 0.75 이하인 경우에만 적합함

 

 

■ Summary

외부식후드의 배풍량 계산은 후드의 형식에 따라 아래의 식으로 정리할 수 있음

후 드 형 식	그 림	배풍량(Q_m3/min)
자유공간에 설치된 원형·장방형후드		Q = 60 × Vc × (10X^2 + A) (종횡비 : W/L>0.2)
자유공간에 설치된 플랜지가 붙은 원형·장방형후드		Q = 60 × 0.75 × Vc × (10X^2 + A) (종횡비 : W/L>0.2)
바닥, 작업대, 벽 등에 접하게 설치한 장방형후드		Q = 60 × Vc × (5X^2 + A) (종횡비 : W/L>0.2)
바닥, 작업대, 벽 등에 접하게 설치한 플랜지가 붙은 장방형후드		Q = 60 × 0.5 × Vc × (10X^2 + A) (종횡비 : W/L>0.2)
슬로트형후드		Q = 60 × 5.0 × L × X × Vc (종횡비 : W/L≤0.2)
기둥에 접하여 설치된 슬로트형후드		Q = 60 × 4.1 × L × X × Vc (종횡비 : W/L>0.2)
바닥, 작업대, 벽면 등에 설치한 슬로트형후드		Q = 50 × 2.8 × L × X × Vc (종횡비 : W/L>0.2)
바닥, 작업대, 개방조 등에 설치한 배플이 붙은 슬로트형후드		Q = 60 × 1.6 × L × X × Vc (종횡비 : W/L≤0.2)
장방형·원형 캐노피형후드		Q = 60 × 1.4 × P × H × Vc (P : 탱크 둘레길이,  H/W ≤ 0.3)
[전측면개방] 장방형·원형 캐노피형후드		Q = 60 × 14.5 × H^1.8 × W^0.2 × Vc (0.3 < H/W ≤ 0.75)
[3측면개방] 장방형·원형 캐노피형후드		Q = 60 × 8.5 × H^1.8 × W^0.2 × Vc (0.3 < H/W ≤ 0.75)

 

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국소배기장치 외부식후드 배풍량 계산 방법에 대해 알아보았습니다.

참고하시기 바랍니다. 감사합니다.