레이놀즈수 측정실험

목차

1.실험요약

2.관련이론

3.실험방법

4.결과및 토의

5.참고문헌

본문내용

한다.
라. 상임계 레이놀즈수의 측정 (층류→난류)
1) 염료선을 관찰하면서 유리관내에 유동이 층류가 되도록 H를 잠근다.
2) H를 서서히 열어 파이프내의 물의 유속을 증가시킨다. 이때 H를 조정할 때마다 안정 상태를 유지시킨다.
3) 층류에서 난류로 넘어가는 상태가 되면 H를 고정시키고 mass cylinder 및 stop watch로 유량을 정확히 측정한다.
4) 위의 절차를 5회 이상 반복하면서 결과를 측정한다. 실험 시 실험장치 주위의 충격, 진동을 방지한다.
바. 하임계 레이놀즈수의 측정 (난류→층류)
난류상태가 되도록 H를 많이 열어 놓고 위 실험의 역 과정을 수행한다.
4. 실험 결과 및 토의
- 물의 양
- 유량의 계산
- 유속의 계산
∵
- 레이놀즈 수의 계산
표 1 레이놀즈수 실험측정 결과표
구 분
회 수
물의양(㎥)
시간(s)
유량(㎥/s)
유속(m/s)
Re
상임계
레이놀즈
수
(층류→난류)
1
0.001
18.53
5.397×10-5
0.12989
2928.9
2
0.001
14.25
7.018×10-5
0.16890
3808.5
3
0.001
15.03
6.653×10-5
0.16014
3611
4
0.001
18.47
5.414×10-5
0.13031
2938.4
5
0.001
16.03
6.238×10-5
0.15015
3385.7
하임계
레이놀즈
수
(난류→층류)
평 균
0.001
16.46
6.075×10-5
0.14790
3335
1
0.0005
23.38
2.139×10-5
0.05147
1160.6
2
0.0005
30.97
1.615×10-5
0.03886
876.3
3
0.0005
24.65
2.028×10-5
0.04882
1100.8
4
0.0005
25.90
1.930×10-5
0.04646
1047.6
5
0.0005
30.00
1.667×10-5
0.04011
904.4
평 균
0.0005
26.92
1.857×10-5
0.04470
1007.9
물의 성질
물의 온도(℃)
동점성계수(m2/s)
밀도(㎏/m3)
20℃
1.02×10-6
998
< 그림3 하임계/상임계 Re 수의 비교 >
< 토의 >
객관적인 실험값으로는 상임계 레이놀즈수는 4000, 하임계 레이놀즈수는 2100이였지만, 실험을 통해 나타난 값은 이에 달하지 못하고 낮은 수치로 나왔다. 하지만 정확한 값은 아니지만 상임계 레이놀즈수와 하임계 레이놀즈수, 즉 층류와 난류로 서로 변화하는 상태에서의 레이놀즈수를 비교할 수 있었다. 실험 전에 생각에는 층류와 난류가 서로 변화하는 순서가 바뀌어도 별 차이가 없을 것이라고 생각했었는데, 데이터 값의 차를 보고 놀랐다.
객관적 이론값과 직접 실험한 측정값의 차이가 나는 이유에 대해서 생각해보았다.
(오차의 원인)
① 염료의 흐름으로 층류, 난류를 구분하는 측정이 잘못된 거 같다. 정확히 말해서는 눈으로 보고 판단하기가 정확하지 못했다.
② 염료와 유량 흐름밸브의 조정이 아주 세심하게 해주지 못해서 차이가 났다.
③ 유량을 측정하기에는 실린더 눈금이 너무 커서 유량 측정을 정확히 못했다.
④ 관을 통해 흐르는 염료가 관과 평행하지 못하고 기울어진 상태로 움직였다.
이밖에도 여러 가지 오차로 인해서 객관적 데이터 값과는 차이가 난 거 같다. 하지만 실험을 통해 층류와 난류의 흐름을 엿볼 수 있는 좋은 기회였다. 층류 난류는 실제로 눈을 볼수 있는 실험 이였고, 그 특징에 대해서도 알 수 있는 실험이였다. 레이놀즈수를 통해 층류와 난류로 구분되는 것도 다시 한번 확인해보았다.
5. 참고 문헌
Introduction to FLUID MECHANICS 5TH EDITION
서상호 / 유상신 / 배신철 공역

키워드

레이놀즈수,   상임계,   하임계