일반적으로 냉각 회로에는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 여러 냉각관 또는 냉각관 구성요소가 포함되어 있습니다. 이러한 회로를 통과하는 유체에 대한 해석은 연속성 원리와 일-에너지 원리라는 두 가지 간단한 원리를 기반으로 합니다.
- 연속성 원리
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시스템 전체의 질량 보존을 충족해야 합니다.
직렬로 연결된 냉각관의 경우, 이는 개별 시스템 구성요소의 단면 형상 또는 지름 변경에 상관없이 총 유량이 일정하게 유지됨을 의미합니다.
평행 유동의 경우, 이는 네트워크의 모든 접합에 대해 접합으로 유입되는 총 유량이 접합에서 유출되는 총 유량과 동일함을 의미합니다.
- 일-에너지 원리
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두 접합 간의 압력 강하는 두 접합 사이의 모든 경로에서 동일해야 합니다.
직렬 연결을 사용하는 경우, 총 압력 손실은 직렬 시스템의 개별 구성요소에서 발생한 모든 압력 손실의 합계와 동일해야 합니다. 대규모 시스템에서는 압력 손실의 주 원인이 네트워크의 마찰 손실이지만 피팅, 밸브, 절곡부, 엘보우, T자형, 입구, 출구, 확대, 수축 등을 통과하는 유체로 인한 경미한 손실도 원인이 됩니다. 금형과 같은 소규모 시스템에서는 경미한 손실의 기여도가 더욱 두드러집니다.
병렬 냉각관의 경우, 동일한 두 개의 접합으로 연결된 각 분기의 압력 손실은 동일합니다. 각 병렬 분기의 상대 유량은 각 분기의 압력 손실이 동일해야 한다는 요구 사항에서 설정됩니다.
그림 1. 네트워크를 통과하는 평행 유동
예를 들어 일-에너지 원리에 따르면 그림 1의 세 분기 모두를 통한 압력 손실이 동일해야 합니다. 그러나 냉각수는 분기 1 및 3을 따라 추가로 이동하여 동일한 접합 B에 도달합니다. 유량은 항상 최소 저항 경로를 따르기 때문에 동일한 압력 손실을 위해 분기 1 및 3보다 분기 2를 통과하는 유체가 더 많습니다. 네트워크를 통과하는 총 유량은 분기 1, 2, 3을 통과하는 유량의 합계입니다. 따라서 헤드 손실은 각 분기에서 동일하며, 총 유량은 모든 개별 파이프 또는 덕트의 유량 합계입니다.