[실험]니들 밸브(Needle Valve)를 사용하면 얼마나 안정적으로 유량을 컨트롤 할 수 있을까? - 1편
우리는 지난 글을 통해 유량을 미세하게 컨트롤 할 수 있는 니들 밸브(Neelde Valve)에 대해 알아보았습니다.
위의 글에서 확인할 수 있는 것처럼 니들 밸브는 1 sccm 단위의 초미세 유량을 안정적으로 컨트롤 할 수 있는 장점이 있습니다.
여기서 컨트롤 한다는 뜻은, 유량을 조정할 수 있다는 뜻도 있지만 밸브를 고정해 놓을 경우 일정한 유량을 고정적으로 흘릴 수 있는 것도 포함될 것입니다.
이번 시간에는 니들 밸브를 이용해 유량을 일정하게 컨트롤 하는 실험을 소개해보겠습니다.
실험에 사용된 CMV 니들 밸브 소개
니들 밸브는 플랜저(Plunger/Stem)의 끝이 바늘 모양(Tapered Point End)으로 된 밸브로 나사 방식으로된 핸들(Handle)을 회전시키면 바늘 모양의 플랜저 끝 부분이 밸브 시트와 정확하게 유격해 파이프와 연결 된 오리피스(Orifice)를 열고 닫을 수 있습니다.
따라서 유량을 정확하게 제어할 수 있으며, 유량을 완벽하게 차단하는 용도로도 사용될 수 있습니다.
이번 유량값을 고정하는 실험에서 사용 된 니들 밸브는 아래와 같습니다.
실험에 사용된 CMV-VFM-1-P-1K 니들 밸브
모델명이 단순히 CMV 니들 밸브가 아니라 이렇게 긴 이유는 제품 사양에 따라 오더 코드(Order Code)가 정해져 있기 때문입니다.
VFM은 진공용 밸브, PFM은 압력용 밸브와 같이 여러 종류의 사양이 준비되어 있으며, 상세한 오더 코드는 아래와 같습니다.
CMV 니들 밸브의 오더 코드
CMV 니들 밸브의 상세 설명 Date Sheet는 아래 링크를 이용하시기 바랍니다.
실험 구성
CMV 니들 밸브를 이용해 유량을 일정하게 컨트롤 하는 실험 모습
실험 시간은 1시간으로 질소 가스를 이용했으며, 니들 밸브로 유량을 10 sccm으로 고정함과 동시에 상단부에 압력 게이지를 연결해 압력이 일정한지 확인했습니다.
또한 마지막에는 Mass Flow Meter를 연결해 흐르는 데이터 로깅과 함께 유량을 측정했습니다.
실험 결과
CMV 니들 밸브를 이용해 유량을 일정하게 컨트롤 하는 실험 결과
실험 결과 Y축을 소수점 0.05 기준으로 보았을 때, 시간이 흐르면서 조금씩 유량이 줄어드는 것을 확인할 수 있었습니다.
압력 게이지의 압력을 로깅해 데이터화 하지 않고 육안으로만 확인했지만, 아마도 가스통 내부의 가스가 줄어들면서 압력이 조금씩 하락하고, 그에 따라 유량도 함께 하락했을 것이라고 판단됩니다.
실험 시작 시 10 sccm에서 시작한 유량은 1시간 후에는 9.85 sccm으로 약 0.15 sccm의 유량 하락이 일어났으며, 만약 1 sccm 기준으로 테스트를 한다면 유량이 하락하는 편차는 더 줄어들 것으로 판단됩니다.
다음 실험에는 압력 게이지에 대한 데이터 로깅도 함께 진행해, 유량 하락의 원인이 가스통 내부 압력 하락에 있을 것이라는 추측이 맞는지 확인해 볼 수 있는 기회가 되었으면 합니다.
위의 실험 내용 및 사용 제품에 대한 제품 문의는 아래 링크를 이용하시기 바랍니다.
