1-4.수(水)배관에 설치되는 감압밸브 설치 시 검토되는 캐비테이션 지수에 대하여 설명하시오.

1. 캐비테이션(Cavitation) 현상이란?

캐비테이션이란 액체의 압력이 급격히 낮아져 액체 내부에서 기포가 생성되고, 이 기포가 압력이 높은 영역으로 이동하면서 붕괴하는 현상을 말합니다. 감압밸브를 통과하는 물은 압력이 급격히 낮아지기 때문에 캐비테이션이 발생하기 쉽습니다.

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2. 캐비테이션 지수(Cavitation Number)란?

캐비테이션 지수는 유체의 흐름에서 캐비테이션 발생 가능성을 예측하는 데 사용되는 무차원 수입니다. 

• 캐비테이션 지수(σ) = (P - Pv) / (1/2 * ρ * V^2)
• P: 유체의 압력
• Pv: 유체의 증기압
• ρ: 유체의 밀도
• V: 유체의 속도

캐비테이션 지수가 낮을수록 캐비테이션 발생 가능성이 높아집니다.

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3. 감압밸브 설치 시 캐비테이션 지수 검토의 중요성

감압밸브 설치 시 캐비테이션 지수를 검토하는 것은 다음과 같은 이유로 중요합니다.

• 밸브 및 배관 손상 방지: 캐비테이션으로 인해 발생하는 기포 붕괴 시 충격파가 발생하여 밸브 및 배관에 손상을 줄 수 있습니다.
• 소음 및 진동 감소: 캐비테이션은 소음과 진동을 유발하여 불쾌감을 줄 수 있습니다.
• 밸브 성능 저하 방지: 캐비테이션은 밸브의 유량 제어 성능을 저하시킬 수 있습니다.

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4. 감압밸브 설치 시 캐비테이션 방지 대책

감압밸브 설치 시 캐비테이션을 방지하기 위한 대책은 다음과 같습니다.

• 적절한 감압비 선택: 감압비를 너무 크게 설정하면 캐비테이션 발생 가능성이 높아지므로, 적절한 감압비를 선택해야 합니다.
• 다단 감압 방식 적용: 감압을 여러 단계로 나누어 수행하면 캐비테이션 발생 가능성을 줄일 수 있습니다.
• 캐비테이션 방지 기능이 있는 밸브 사용: 캐비테이션 방지 기능이 있는 특수 설계된 감압밸브를 사용하는 것도 좋은 방법입니다.
• 배관 설계 개선: 배관의 곡률 반경을 크게 하거나, 배관 내 유속을 줄이는 등의 배관 설계 개선을 통해 캐비테이션 발생 가능성을 줄일 수 있습니다.
• 밸브 설치 위치 선정: 감압밸브는 압력이 높은 곳에 설치하고, 밸브 후단 배관의 압력을 충분히 유지하도록 설치해야 합니다.

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5. 추가 정보

• 감압밸브 설치 시 캐비테이션 지수 외에도 유량, 압력, 온도 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.
• 감압밸브 제조사에서 제공하는 기술 자료를 참고하여 캐비테이션 발생 가능성을 예측하고 적절한 설치 및 운전 조건을 설정하는 것이 중요합니다.
• 캐비테이션은 밸브뿐만 아니라 펌프에서도 발생할 수 있습니다. 펌프 설치 시에도 캐비테이션 발생 가능성을 검토하고 적절한 방지 대책을 마련해야 합니다.