유체유동 실험(Reynolds number, 손실두 측정)

소개글

유체유동 실험(Reynolds number, 손실두 측정)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험순서
(1) Reynolds number 구하기
(2) 오리피스, 벤츄리미터, 마노미터를 사용해서 손실두 구하기

3. 실험이론
- Reynolds Number()
- 베르누이 방정식
- 벤츄리미터, 오리피스
- 마노미터
- 손실두
- 유량측정

3. 참고문헌

본문내용

호스에 물을 넣고 양끝의 수면이 같게 수평으로 놓으면 양쪽의 수면이 같게 된다. 이때 한쪽으로 물이 흘러넘치게 하려면 한쪽에 수압을 가하든지 높이를 조금 높게 해야한다. 이 때, 가해지는 압력이 바로 관내마찰로 인한 수압차다. 이것을 손실수두라 한다. 손실수두는 굴곡이 심하거나 관의길이 형상등이 매끄럽지 않거나 하면 저항이 증가하여 손실수두가 커지게 된다. 손실수두가 크면 클수록 한쪽으로 물을 흘려 보내려면 많은 압력 즉 에너지가 필요하게 된다. 물이 갖고 있는 에너지를 길이의 단위로 나타낸 것을 수두(head)라 한다. 이것은 물의 깊이 또는 높이를 의미하며 수두 H와 수심 H에 있어 수평의 단위면적을 바닥으로 해서 수면까지의 물기둥 무게의 값으로 한다. 수두의 종류에는 압력수두, 속도수두, 위치수두가 있다.
①주손실(마찰 손실)
주 손실은 일정한 수평 파이프를 통과하는 완전히 발달된 유동에 대한 압력손실로 나타낼 수 있다. 수두손실은 마찰효과에 의하여 기계적 에너지가 열에너지로 변환되는 것을 나타내므로, 단면적이 일정한 덕트 내의 완전히 발달된 유동에 대한 수두손실은 단지 턱트에 통과하는 유동의 상세한 특성에 따라 결정된다. 수두손실은 파이프 방향과는 무관하다.
마찰 손실 Fe는 좁은 유로의 속도 두에 비례한다.
여기서, Ke는 확대 손실 계수이다. 즉,
② 부차적 손실
흐름단면의 급 변화(단면의 확대/축소, 만곡부, 엘보우, 벨브, 분류 등)로 인한 손실.
(Darcy-Weisbach 공식)
㉠엘보에서의 손실수두
엘보에 있어서는 구부러진 개소에서 흐르는 물은 한번 수축하므로 손실수두는 바이스바흐 의 다음 식으로 정리된다.
he = fe ㆍ V/2g (he : 엘보의 손실수두, fe : 엘보의 손실 계수)
여기서,
fe = 0.946sin2 θ/2 + 2.05sin4 θ/2 (θ : 굴절관의 구부러진 각도)
㉡ 급격한 축소관로에서의 손실
관의 단면적이 급격히 축소될 때에는 오리피스의 경우 같은 모양의 단면적이 변화한 것으 로 수축현상이 일어나고, 그 후에 또 급히 확대되므로 손실수두가 생긴다. 이때 생기는 손 실수두는 다음식과 같다.
he= fe ㆍ V/2g = (1/Ce -1) ㆍV2/2g (Ce : 수축계수)
㉢ 유입부 손실수두
( Ki는 유입부 형태에 따라 변하며, 직각(Ki=0.5), 돌출(Ki=1.0))
▶ 모든 마찰 손실의 합계는 다음과 같이 표기된다.
7)유량측정(예 : 벤츄리미터, 오리피스미터 플랜지 등등)
① 벤츄리 미터의 유량측정
벤튜리미터(Venturi Meter)는 긴관의 일부로써 단면이 작은 목(throat)부분과 점점 축소, 점점 확대되는 단면을 가진 관으로 축소부분에서 정력학적 수두의 일부는 속도수두로 변하게 되어 관의 목(throat)부분의 정력학적 수두보다 적게 된다. 이러한 수두의 차에 의해 직접적으로 유량을 계산할 수 있다
② 오리피스 유량측정
실제유체의 흐름에 있어서는 유체의 점성으로 인한 에너지의 손실이 있을 뿐 아니라 각 단면에서 유속분포가 균일하지 않으므로 실제 유량보다 약간 작은 유량이 계산된다. 따라서 위의 식으로 계산된 유량에 유량계수 를 곱한 것이 실제유량이 된다. 즉,
③플랜지
플랜지는 관의 결합 방법중의 하나로서, 분해식 결합법에 해당한다. 플랜지는 주로 유리나 주철 처럼 깨지기 쉬운 재질로 만든 관에 사용한다. 주로 2in 이상되는 관은 주로 플랜지나 용접에 의해 연결한다. 플랜지는 금속판이나 고리를 서로 마주보게하여 볼트로 죄는 것이다. 두 면 사이에는 개스킷을 끼운다. 플랜지 자체를 관에 붙일때는 나삿니를 파서 끼우거나 용접 또는 땜질을 한다. 관을 막는데 사용하는 플랜지는 블라인드 플랜지 또는 블랭크 플랜지등이 사용된다. 환경보호 법규에는 플랜지나 나사 연결 부위를 휘발성 물질의 방출원으로 본다. 이와같이 플랜지는 연결이 간단하고 관의 보수가 쉬운 장점을 가지고 있지만, 용접에 비해 누출이 많다.
5. 참고문헌
Transport Processes & Unit Operation , 서명교외 3명 , 대웅 1997 (손실 두)
화학 공학 실험 p.111～120 p.143～154
화학공학 대사전/김규진/ 집문사/ 1995.3.5
Mass Transfer and its Applications/Warren L. McCabe/Mcgraw-Hill-http://100.naver.com/media.php?type=image&media_id=6769&id=74318&dir_id=11100102-

키워드

손실두,   레이놀즈수,   플렌지,   오리피스,   마노미터