수질관리 125회 1교시 문제 5. 레이놀즈 수(Re), 프루드 수(Fr)

답 1. Reynold No.(레이놀드 수)

1) 정의

- 레이놀드 수는 점성력에 대한 관성력의 수치로 무차원수

- 유체 흐름상태의 혼합 가능성(층류 난류)을 나타냄

2) 계산

3.) 의미

- Re 수가 크다는 것은 점성력에 비해 관성력이 크다는 의미이므로 유체 혼합 가능성이 높음

- Re 수가 클수록 난류가 되므로 교반조 등에서의 혼합특성은 양호해지고, 관로에서는 마찰손실 계수는 감소하나, 유속의 증가로 관로 손실수두 증가

(1) 개수로

- 층류 : Re < 500

- 난류 : Re > 2,000

(2) 관수로

- 층류 : Re < 2,000

- 난류 : Re > 4,000

답 2. Froude No.

1) 정의

- 수조 깊이에 대한 유속의 수치로 무차원수

- 유체 흐름상태의 안정성을 나타냄

2) 계산

3.) 의미

- Froude 수는 수류의 안정성을 결정하며 값이 클수록 안정성 증가

- F ≥ 10-5 정도면 수류 안정성 양호하나 실제 침전지에서는 F ≥ 10-6 정도로 운영

- 상기 식에서 v가 커질수록 안정성은 증가하나, 유속증가로 침전효율은 감소

- v가 커지면 Re수와 F수도 증가하며, 침전지에서는 F는 증가시키고 Re는 감소시킬 수 있도록 폭, 깊이, 길이를 적절히 설계해야 함

답 3. 최적 Reynold No.와 Froude No.

- 이상적인 침전지는 R = 500, F = 10-5 로 계산되나, 실제 이런 침전지는 폭과 수심의 비가 1 : 700 정도로 비현실적

- 침전효율은 수류 자체의 상태 외 밀도류, 단락류, 바람 등의 영향을 많이 받으므로 침전지 구조와 정류벽, 정류판 등을 적절히 활용해야 함