Reynolds 실험

소개글

Reynolds 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험
4. 결과 및 고찰
5. 결론
6. NOMENCLATURE
7. REFERENCE

본문내용

어 결국 Reynolds수에 영향을 끼쳐서 실험 결과에 대한 오차가 나오게 만들었다. 만약 온도계가 실험실내에 있어서 물의 온도를 정확히 측정할 수 있었더라면 좀 더 정확한 Reynolds수를 구할 수 있었을 것이다. 물론 온도계로 물의 온도를 정확히 측정하더라도 실험 도중 잉크의 첨가나 여러 가지 외부 요인에 의해 온도의 변화가 있었을 수 있었다.
세 번째 이유는 실험기구의 여러 변수 때문이다. 아무래도 열악한 환경에서 행해지는 실험이다 보니 실험기구 주위 진동으로 인해 수압을 일정하게 유지 할 수 없는 여건이라 원하고자 하는 유체의 상태를 확인한 후에는 신속하게 유량을 측정하여야 하였다. 그렇지 않으면 얼마 후 다시 유체의 흐름이 불규칙하게 바뀌는 것을 볼 수 있었다. 주변 진동으로 인하여 아무래도 층류흐름에서 난류흐름처럼 흐르는 모습이 많이 나오게 되었다. 또 실험기구 중 관의 내부에 오염으로 인해 Reynolds수로 봤을 땐 층류흐름인 경우에도 흐름이 난류흐름 비슷하게 흐르는 모습을 볼 수 있었다. 마지막으론 실험을 할 때 사용하는 잉크와 물의 혼합으로 인해 밀도 차이가 생길 수 있어 유속의 변화를 야기 시킬 수 있다 잉크의 투입으로 인한 정확하지 않은 밀도 때문에 육안으로의 층류, 전이, 난류 판단 시 어려움을 겪었다.
이번실험에서 가장 힘들었던 점은 아무래도 계산을 통하여 값이 딱딱 정해져서 나오는 것이 아닌 그냥 눈을 통해서 이론적인 모습과 어떻게 다른지 확인하는지 비교하는 것이어서 주관적인 느낌이 많이 들어간 것 같다. 아무래도 흐름을 봤을 때 다 같이 층류흐름을 공부하더라도 실험에서 나온 흐름이 층류인지 전이상태인지 생각하는 것은 사람마다 다르기 때문에 주관적인 생각이 많이 들어가는 실험 같았다. 특히 우리가 이론적으로 알고 있는 흐름의 형태가 내 생각만큼은 잘 안 나와서 조금 당황하기도 했었다. 특히, 전이영역과 난류를 구분하는 것에 어려움이 다소 있었다. 층류의 흐름을 지난 후에는 흐름의 흐트러짐 정도가 크게 차이가 나지 않아 전이영역에서 난류로 넘어가는 임계속도의 시점을 알기 어려웠다. 그리하여 층류 상태에서 유속을 조금씩 빨리하여 잉크의 흐름이 흐트러지는 순간을 전이영역이라 생각하여 그때의 유속을 측정하였으며, 이후 난류를 관측 할 때에는 전이영역을 관측 할 때 보다 유속을 크게 차이 나게 높여 확실한 흐름의 변화를 얻기 위해 노력하였다. 그 결과, 실험 결과 값에서 난류의 Reynolds수가 이론값인 4100이상 보다 너무나도 크게 초과되는 값을 얻은 것을 확인 할 수 있었다. 그렇지만 이 또한 난류영역에서의 Reynolds수 값에 해당되므로 이번 실험은 비교적 성공적인 실험이었다.
5. 결론
이번 실험을 통하여 Reynolds number를 직접 구해보았다. Reynolds number는 관의 내경, 유체의 밀도, 유체의 평균유속, 유체의 점도에 따라서 값이 변하는데 이 4가지 변수 중에 유체의 평균유속에 따른 Reynolds number의 변화를 구해 보았다.
Reynolds number의 값의 범위에 따라 층류, 전이상태, 난류흐름으로 나눌 수 있는데 Reynolds number를 직접 구하여 값을 통해 얻은 각각의 흐름이 이론적인 흐름모습과 실제 실험을 통해 볼 수 있었던 흐름의 모습을 서로 비교해보며 흐름의 모습을 관찰하였다.
완전발달흐름과 전이길이에 대해서는 이번 실험기구를 통하여 확인할 수는 없는 실험이였으며 이론에 대해서만 이해하였다.
6. NOMENCLATURE
기호
의미
기호
의미
D
관의 내경지름 (m)
,
유체의 평균속도 (m/s)
L
길이 (m)
ν
유체의 운동점도 (m2/s)
Re
레이놀드수 (-)
μ
유체의 점도 (kg/ms)
Ps
압력 (N/m2)
ρ
유체의 밀도 (kg/m3)
A
유로의 단면적 (m2)
q
유체의 부피유속 (m3/s)
7. REFERENCE
① 강건 - 유체역학의 이해 - 보성각 - p93~106, 168~176
② 김학준 - 단위조작실험 - 경남대학교출판부 - p35, 36, 83
③ 노윤찬외 3명 - 단위조작실험 - 도서출판 진영사 - p2-23
④ McCabe W. L. Smith, J. Cand. Harriott, P. - Unit Operation of Chemical Engineering 6th - McGraw-Hill - p51～63
⑤ http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%86%80%EC%A6%88_%EC%88%98

키워드

Reynolds 실험,   유체,   유체의유속,   화학공학실험보고서