[공학실험] 관로마찰실험

목차

1. 실험 개요

2. 실험 목적

3. 실험 이론

본문내용

={ f ρ V^2 } over 8
4)
다시 방정식 (3) 과 (4)를 비교해보면 관마찰계수 f 는 다음과 같은 관계를 가지고 있음을 알게된다. 즉
f = F(R,ε/d) (5)
다시 말하면 관마찰계수 f 는 레이놀드수 R와 상대 조도 ε/d 의 함수가 된다.
이러한 결과는 실험과는 관계없이 단순히 차원해석을 통하여 얻어진 결과이지만 실혐을 통해서도 관마찰계수 f 는 역시 레이놀드수 R 와 상대조도 ε/d 의 함수라는 것이 증명되고 있다. 따라서 방정식(5)로 부터 관마찰계수 f는 레이놀드수와 관표면에서의 평균 상대 조도만 같으면 같은 값을 갖게 된다는 것을 알수 있다.
실험식
. 유량 측정 실험
P_1 OVER gamma + V_1^2 over 2g +Z_1 = P_2 over gamma + V_2^2 over 2g +Z_2 + h_L12~~~~~~~~~(1)
베르누이 방정식##
A_1 V_1 = A_2 V_2 = Q~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(2)##
연속방정식
&V_1 , V_2 :국소 속도, ~P_1 , P_ 2 : 국소압력 ,~ Z_1 ,Z_2 : 각지점의 높이 ,~ g: 중력 가속도#& gamma: 물의 비중 (rho×g), ~A_1 A_2 :각지점의 단면적
우선 유로에서의 에너지 손실을 무시하면 유량 Q는 식 (1),(2)로 부터
Q= A_2 over root {1-(A_2 /A_1 ) ^2} root{ 2g({P_1 - P_2} over gamma +Z_1 -Z_2 )}``````##
#&실재~ 유동에~ 있어서의~ 관마찰에~ 의한~ 에너지 손실이~~~~~~~~#& 수반되므로~ 보정계수를~ 사용하면~##
&Q= C_V A_2 over root {1-(A_2 / A_1)} root {2g ({P_1 -P_2} over gamma + Z_1 - Z_2 )}
. 벤투리메터의 공식
유량 측정 장치인 벤투리 메터로 압력차를 Manometer 로 측정하여 이론 유량을 구하여 실제 유량과 비교하고 유량 계수를 구한다.
베르누이 방정식과 연속방정식을 조합하면
&V_2 = 1 over root{1-(A_2 /A_1 )^2} root {g (P_1 -P_2 )} over gamma}#
그래서
Q_2 = A_2 over root { 1-(A_2/ A_1 ) ^2 } root {2g Delta h}~~~~~~~~Delta h =차압
Q_v = C_v Q_2 =AV,
~Q_v :실제 유량 (㎤/s)~, V:평균 속도 ~, Delta h:수두차 (㎝)~,C_v :유량계수
-노즐의 공식
&V_2 =root {2g {P_1 -P_2} over{ {1-A_2 ^2 } over A_1 ^2}}#
&=A_2 root {2g {P_1 -P_2} over{ {1-A_2 ^2 } over A_1 ^2}} =A_2 root {2g Delta h}~~~~~~~~~~~~~~Delta h :차압(m)
-오리피스의 공식
Q= A_2 root {2g{(P_1 - P_2 )} over gamma}}#
}
&=A_2 root {2g Delta h}
Q_2& =A_2 V_2 ={pi over 4} D_2 ^2 root {2g Delta h}#
&Q_0 = C_0 Q_2#
&~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q_0: 실 제 유량,~Q_2 :이론 유량, ~C_0: 유량 계수
실험 결과
유체의 흐름 중에서 특히 유체를 수송하는 유로에 유체가 가득히 채워진 상태로 흐르는 유체의 흐름을 페수로의 흐름이라고 한다. 상수도관이나 위발류의 송유관과 같은 관유동이 대표적인 폐수로의 흐름이다. 이러한 폐수로의 문제를 해결하는 데는 연속방정식, 에너지 방정식, 그리고 유체마찰에 관한 방정식 등을 세움으로써 가능해진다.
그리고 관내의 유체를 실제유체로 보는 경우는 이상유체의 경우와는 달리 마찰이 존재하게 되므로 이에 대한 효과를 방정식에서 고려해야 되는데, 이와 같은 실제유체의 흐름은 층류냐 난류냐에 따라 그의 유동성질이 크게 달라지게 되믈 이러한 유동의 상태를 레이놀드수에 따라서 확실하게 판별해야 한다.
특히, 어떤 상황이건 그 상태를 정의 할 수 있을 때, 이번 경우와 같이 관이라는 일정범위 안의 영역을 달룰 때 우리는 더욱 신중하여야 하며 정확한 답을 얻도록 노력하여야 한다.
참고 서적
유체역학 - 박 이동 저서
Fudamentals of fluid mechanics - PHILIP M. GERHART 외 2명
관로 마찰 실험 장비

키워드

공학실험,   관로마찰,   관로,   마찰,   공학 실험