유량의 측정과 정지유체내 잠겨있는 면에 작용하는 힘

소개글

유량의 측정과 정지유체내 잠겨있는 면에 작용하는 힘에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 제목

실험 방법

실험 목적

이론

결과 및 고찰

본문내용

오게 되었다.
< 실험의 역추적 > < 압력분포의 과정 >
그래서 한번 역으로 추적해서 알맞은 실험 방법으로 실험했을 경우에 얻어지는 h및 y값을 계산해 보았다. 위의 그림에서 보인 바와 같이 로 놓았고, 압심의 위치를 물속에 잠긴 부분의 평면에 작용하는 압력분포가 위에 보인 그림과 같다는 과정 하에 계산해 보면 압심의 위치는 잠긴면의 의 위치가 된다.
가정 하에 계산해보면 이라는 3차방정식이 나오게 되고 이 공식으로 h값을 계산 하게 되면( t=0.075m, , 중력가속도, w=추의무게)
W ( kg )
h( m )
y ( m )
1
0.1
0.06023
0.17992
2
0.15
0.07354
0.17548
3
0.20
0.08468
0.17177
4
0.25
0.0944
0.16853
5
0.30
0.10312
0.16563
표에 나타난 바와 같이 대략적인 결과들을 볼 수 있다.
측정치의 결과 값이 이론치의 결과 값과 차이가 많이 나는 이유
Flowmeter Experiment 실험에서 오차가 많이 발생한 첫 번째 이유는 관내의 공기가 남아 있었기 때문인 것 같다. 실험 장비에 있어서 평행을 유지 해야 하는 관의 부분이 약간 기울어져서 그림에 나타나있는 빨간 부분에 공기가 많이 남아 있었다. 공기가 남아 있는 부분으로 인해 와류의 발생이 심했을 것이고 그로인해 오차가 많이 발생한 것 같다. 또한 오리피스 유량계가 설치되어 잇는 관이 기울어짐에 따라 위치 차에 의한 손실이 많이 발생했을 것 같다.
오리피스 유량계를 설치할 때 꺽어지는 부분에서 멀리 떨어 트리는 이유?
< 굴절에 의한 손실 수두 >
관수로가 갑자기 굴절하여 방향을 바꾸는 경우에는 굴절의 안쪽의 물은 굴절한 뒤에도 직선 운동을 계속하려 하므로 굴절부의 안쪽에서 유선 또는 벽면을 이탈하여 직후에 측류하여 안쪽의 와류를 일으키지만 그뒤 다시 확대하여 관전체에 가득차서 흐르게 된다. 이 굴절 손실수두를 피하기 위하여 굴절된 부위의 관로에서 충분한 거리를 두고 오리피스 유량계를 설치하는 것이다.
이 굴절 손실 수두를 로 표시하면 다음과 같다.
,
식 중의 굴절손실계수 (coefficent of loss to angular bend) 의 값은 굴절각이 크면 클수록 크게 된다.
< 굴절손실계수의 값 >
실험자
15
30
45
60
90
120
140
Weisbach (원형판)
0.0222
0.0725
0.183
0.365
0.99
1.86
2043
Gibson (거형관)
0.0240
0.111
0.263
0.492
1.22
Bambach (구형관)
0.0370
0.182
0.335
0.616
1.40
<그 밖의 몇 가지 손실 수두 >
직관의 손실 수두
비압축성 유체가 관내를 흐를 때에는 다음과 같은 베르누이 방정식이 성립한다.
----(1)
여기서 은 마찰손실수두(friction loss head) 또는 손실수두 (loss head) 이라 하며, 단위중량의 유체가 이동하면서 잃어버린 역학적 에너지량이다.
한편 관의 단면이 일정하고, 관이 수평으로 놓여 있을 때에는 식 (1)로부터
-------(2)가 얻어진다.
Darcy는 길고 곧은 원관내의 물의 유동에 관한 실험을 통하여 수두손실 이 속도수두 와 관의 길이 L에 비례하고 관의 직경 d에는 반비례함을 확인하여 다음 식을 제시 하였다.
-----------(3)
엘보우 곡관에서의 손실
관이 직관이 아니고 구부러진 경우 유체 우동은 벽면에서의 박리현상(Separation),2차유동(secondary flow) 등으로 인하여 복잡해지며 에너지손실이 발생한다. 이 경우 손실계수 K는 관의 기하학적 형태, 관의 상대조도(Roughness ratio)등에 따라 달라진다. 특히 R/d=0인경우에는 K=1.1이라고 알려져 있다. 한편 R이 커지면 에너지 손실은 관이 구부러져 생기는 손실과 관마찰로 인해 생기는 손실이 합쳐지므로 손실계수가 증가한다.
밸브로 이난 손실수두
밸브내에서의 유체 유동은 대단히 복잡하며 에너지 손실은 밸브의 종류 개폐상태에 eKf라 크게 다르다. 즉, 밸브를 부분적으로 개방시킨 경우는 완전히 개방한 경우에 비하여 훨씬 많은 손실이 발생하는데 관의 직경이 1인 경우 손실계수 는 다음과 같이 표시한다.
(:L 밸브에 의한 손실수두, : 밸브에의한 손실수두, : 측정한 손실수두)
< 참고 >
수리수문학
성안당
김지호
P175~236
유체역학기초실험
조선대학교 출판부
모양우 외4명
P69~91, P111~119
유체역학
병진
맹주성
P94~101

키워드

유량계,   벤추리관,   오리피스,   압심,   압력,   베르누이