기류

Airflow
소프트웨어에 대한 내용은 Apache Flowers를 참조하십시오. 자동차에 대해서는 크라이슬러 기류를 참조하십시오.

기류, 즉 공기 흐름은 공기의 움직임이다. 공기 흐름의 주된 원인은 공기의 존재다. 공기는 유동적인 방식으로 작용하는데, 이는 입자가 압력이 높은 영역에서 압력이 낮은 영역으로 자연스럽게 흐른다는 것을 의미한다. 대기압은 고도, 온도, 구성과 직결된다.[1]

공학에서 기류는 특정 장치를 통과하는 시간의 단위당 공기량을 측정하는 것이다. 공기의 흐름은 기계적인 수단(전기 또는 수동 팬 작동 등)을 통해 유도되거나 환경에 존재하는 압력 차이의 함수로서 수동적으로 발생할 수 있다.

기류의 종류

다른 액체와 마찬가지로 공기도 층류 및 난류 흐름 패턴을 보일 수 있다. 층류 흐름은 공기가 원활하게 흐를 수 있을 때 발생하며 포물선 속도 프로필을 나타낸다. 난류 흐름은 불규칙성이 있을 때(유체가 흐르는 표면의 붕괴 등) 이동 방향을 변화시킬 때 발생한다. 난류 흐름은 평평한 속도 프로필을 나타낸다.[2]

레이놀즈 번호는 유체 내 점성력과 관성력 사이의 관계를 나타내는 비율로 층류에서 난류 흐름으로의 전환을 예측하는 데 사용할 수 있다. 이 숫자와 관련 개념은 모든 규모의 시스템에서 흐름을 연구하는 데 적용될 수 있다.

유체가 물체를 지나 흐르는 속도는 물체 표면과의 거리에 따라 다르다. 공기 속도가 0에 근접하는 물체를 둘러싸고 있는 지역을 경계층이라고 한다.[3] 표면 마찰이 흐름에 가장 큰 영향을 미치는 곳이 바로 여기에 있다; 표면의 불규칙성은 경계층 두께에 영향을 미칠 수 있고, 따라서 흐름을 방해하는 작용을 한다.[2]

단위

공기 흐름을 표현하는 대표적인 장치는 다음과 같다.[4]

부피별

질량별

공기 흐름은 시간당 공기 변화(ACH) 측면에서도 설명될 수 있으며, 이는 해당 공간을 채우는 공기의 부피를 완전히 대체함을 나타낸다.

측정

기류를 측정하는 기구를 기류측정기라고 한다. 풍속계는 풍속과 실내 공기 흐름을 측정하는 데도 사용된다.

공기 속도, 차압, 온도 및 습도를 측정하도록 설계된 직진 프로브 풍속계, 공기 속도와 체적 흐름을 측정하는 데 사용되는 회전 베인 풍속계, 열-sphere 풍속계 등 다양한 유형이 있다.

양극계는 측정 장치와 통과 입자 사이의 에너지 전달을 측정하기 위해 초음파 또는 저항성 와이어를 사용할 수 있다. 예를 들어, 핫와이어 양극계는 와이어 온도가 감소하는데, 이는 변화 속도를 분석함으로써 기류 속도로 변환될 수 있다. 일부 공구는 공기 흐름, 습구 온도, 이슬점, 난기류를 계산할 수 있다.

시뮬레이션

공기 흐름은 CFD(Computing Fluid Dynamics) 모델을 사용하여 시뮬레이션하거나 풍동 작동을 통해 실험적으로 관찰할 수 있다. 이는 건물 외피의 공기 침투뿐만 아니라 자동차, 항공기, 해양선박 주변의 공기 흐름 패턴을 예측하는 데 사용될 수 있다.

컨트롤

덕트의 공기 흐름을 조절하는 장비의 한 종류는 댐퍼라고 불린다. 댐퍼를 사용하여 공기의 흐름을 증가, 감소 또는 완전히 정지시킬 수 있다. 공기 흐름을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 공기 흐름을 생성하고 조절할 수 있는 능력을 갖춘 보다 복잡한 장치가 공기 처리기다.

사용하다

공기 흐름의 측정은 환기(교환되는 공기의 양을 결정하기 위해), 공압 전달(운송의 속도와 위상을 제어하기 위해),[5] 그리고 엔진(공기-연료 비율을 제어하기 위해)과 같은 많은 응용 분야에서 필요하다.

공기역학(Airodynamics)은 특히 기류의 측정, 시뮬레이션, 제어와 관련된 유체역학(물리학)의 한 분야다.[3] 공기 흐름을 관리하는 것은 기상학, 항공학, 의학,[6] 기계 공학, 토목 공학, 환경 공학, 건축 과학을 포함한 많은 분야의 일이다.

건물의 공기 흐름

건축 과학에서 공기 흐름은 예를 들어 환기 및 침투를 대비하는 것과 같이 그 만족도 측면에서 다루어지는 경우가 많다. 환기(환기)는 실내에서 실외로 배출되는 배기가스와 함께 일반적으로 실내, 공간에 대한 다른 외부 공급 공기의 원하는 흐름으로 정의된다. 이는 기계적 수단이나 수동적 전략(자연 환기라고도 함)을 통해 달성될 수 있다. 이와는 대조적으로, 공기 침투는 부적절하게 밀폐된 건물 외피를 통해 통제되지 않은 공기가 유입되는 것이 특징이며, 대개 의도하지 않게 조건화된 공기가 건물 내부로부터 외부로 유출되는 것과 결합된다.[7]

건물은 기계 시스템, 패시브 시스템 또는 전략 또는 둘의 조합을 사용하여 환기될 수 있다.[8]

기계식 환기 시스템(HVAC)의 공기 흐름

기계 환기는 팬을 사용하여 건물 내부로 공기가 유입되도록 유도한다. 덕트 구성 및 어셈블리는 시스템을 통한 공기 유량에 영향을 미친다. 댐퍼, 밸브, 조인트 및 덕트 내의 기타 기하학적 또는 물질적 변화는 흐름 손실을 초래할 수 있다.[2]

공기 흐름을 극대화하기 위한 수동적 전략

수동 환기 전략은 건물 내에서 배기를 배출하기 위해 특히 열 부력과 압력 차이의 고유한 특성을 이용한다. 스택 효과는 (부피가 증가하고 압력이 감소함에 따라) 온도가 상승할 때 공기가 상승한다는 사실 덕분에 배기가스를 수동적으로 위와 밖으로 끌어내기 위해 상단 근처에 개구부가 있는 굴뚝이나 이와 유사한 높은 공간을 사용하는 것과 같다. 바람에 의한 패시브 환기는 건물 구성, 방향, 조리개 분포에 의존하여 실외 공기 이동을 활용한다. 교차 환기는 지역 바람 패턴에 맞춰 전략적으로 배치된 개구부를 필요로 한다.

온열쾌적성 및 실내환경품질과 공기이동과의 관계

공기 흐름은 승객 열쾌적성 표준(ASHRAE 55 등)을 충족하도록 설계할 때 우려되는 요인이다. 다양한 공기 이동 속도는 따뜻함이나 시원함에 대한 개인의 인식에 긍정적이거나 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 그들의 편안함에도 영향을 미칠 수 있다.[9] 공기속도는 대기온도, 상대습도, 주변 표면과 탑승자의 복사온도, 탑승자 피부 전도도와 상호작용하여 특히 열감각이 발생한다.

충분한, 적절하게 제어되고 설계된 공기 흐름(환기)은 신선한 공기를 필요한 공급하고 효과적으로 배기를 배출한다는 점에서 전체 실내 환경 품질(IEQ)과 실내 공기 품질(IAQ)에 중요하다.[2]

참고 항목

참조

  1. ^ "How Do Air Pressure Differences Cause Winds?". ThoughtCo. Retrieved 2017-11-09.
  2. ^ a b c d 애쉬레이, 에드. ASHRAE Fundaments 2017. 애틀랜타, GA: American Society of Heating, Air-Condition and 냉동 엔지니어, 2017.
  3. ^ a b "Aerodynamics - Introduction to the science of air flow". Explain that Stuff. Retrieved 2017-11-09.
  4. ^ "Airflow Unit Conversion". Comairrotron.com. Retrieved 2014-06-10.
  5. ^ "Air volumetric and mass in pneumatic transport - PowderProcess.net". powderprocess.net. Retrieved 2019-06-11.
  6. ^ "Air Flow". oac.med.jhmi.edu. Retrieved 2017-11-09.
  7. ^ 액슬리, 제임스 W. "주거용 패시브 환기 시스템: 평가 및 설계" 공기 침투 및 환기 센터, Tech Note 54(2001)
  8. ^ Schiavon, Stefano (2014). "Adventitious ventilation: a new definition for an old mode?". Indoor Air. 24 (6): 557–558. doi:10.1111/ina.12155. PMID 25376521.
  9. ^ Toftum, J. (2004). "Air movement - good or bad?". Indoor Air. 14 (s7): 40–45. doi:10.1111/j.1600-0668.2004.00271.x. PMID 15330770.