유체마찰손실 및 유량측정

소개글

유체마찰손실 및 유량측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.요약

2.서론
- 실험목적
- 실험내용

3.이론

4.실험장치

5.실험방법

6.실험결과

7.고찰

8.결론

9.인용부호

10.참고문헌

본문내용

올라가 다시 실험 키트를 순환하는 과정에서 각 부속품들의 입·출구에서의 압력을 전위를 이용해 간접적으로 구해보는 실험인데, 그 과정에서 압력 측정호스의 연결시 제대로 연결을 시키지 못했거나, 실제로 압력 측정 호스내에 존재하는 공기를 제대로 제거해주지 못해 압력이 제대로 측정되지 않았을 것이다.
그리고 이 부품에서 다른 부품의 압력을 측정하기 위해 압력측정 호스를 빼고 끼워넣는 과정에서 매번 호스에 공기가 차서 그 때 마다 배기코크를 열어 물을 빼면서 공기를 뺐기 때문에 그로인한 유량 손실 또한 오차의 원인이 되었을 것이다.
이상의 원인들이 근본적으로 실험에 임하는 조원들의 실험적인 태도가 미숙했기 때문이라 생각되고, 이점 가장 크게 반성해야 할 것이다.
2) 실험기구내부의 관석 및 마모
실험 기구는 물을 오랫동안 접하고 있기 때문에 이끼나 녹 등의 scale등이 관벽에 쌓여 있거나 그로 인해 관 내부나 부속품들의 연결구가 상해 유량의 이동이 원활하지 못했을 것이다.
3) 압력 측정 시 연결부위의 손상
실제로 실험을 하면서 압력 측정 호스를 꽂으면서 압력을 측정할 때, 측정호스의 연결이 상당히 smooth하지 못했고, 그때마다 베어링이나 연결부의 원활하지 못한 움직임을 눈으로 확인할 수 있었다.
4) 밸브의 완전 개·폐여부
실험기구를 상당부분 구성하고 있는 밸브들의 개·폐 정도가 서로 달랐고, 또 그로인한 유량의 차가 생겨 그만큼의 압력 손실 및 물질량 손실이 발생했을 것이다.
뿐만 아니라 실제 밸브 조작에 있어 물의 흐름을 정확히 잘 파악하고 있지 못했기 때문에 측정시 필요한 밸브를 제외하고, 그 밖의 밸브 조작에 있어 상당히 어려움을 겪었던 것을 부끄럽지만 정직하게 밝히고자 한다.
위의 실험은 어떤 조건 하에서도 유량의 측정이 가능하지만 정확하고 안정된 유량의 측정을 위해서는 최소한 다음의 사항은 검토되어야 한다.
1) 유량계 전, 후단의 직관거리 유량계로부터 정확하고 재현성이 좋은 SIGNAL을 확보하기 위해서는 안정적인 유속의 흐름을 갖도록 하는 것이 필요하다. 이러한 안정적인 유속의 흐름을 갖는 유체의 흐름을 만들기 위해서는 유량계의 전단 및 후단에 적절한 직관거리의 확보가 필수적이다.
2) 유량계의 내경 유량의 안정적인 흐름을 확보하기 위해서는 유량계 전, 후단의 직관거리 뿐만 아니라 유량계의 내경 및 배관의 내경이 또한 검토되어져야 한다. 즉, 배관의 내경과 유량계의 내경은 일치하여야 한다. 이들의 불일치로 인해 발생되는 유량의 불안전한 흐름을 방해하는 요인을 제거하여야 하며, 이와 같은 불안정한 유량을 야기하는 요인들은 유량 측정에 있어서 오차의 원인이 되기도 한다.
결 론
유체 흐름은 에너지와 질량의 보존 법칙에 따른다. 흐름이 Nozzle 부위에 도달하면 유체 전체가 통과할 수 있도록 유속이 증가하게 된다. 유속을 증가시키는 에너지는 그것과 동등한 압력의 감소에서 생긴다. 물이 좁은 통로를 지나가게 되면 자연히 물의 량이 증가하게 되고 결국 통로를 빠져나올 때는 압력의 차이가 나올 것이다.
이렇게 유체흐름에 관한 막연히 지식적으로만 알고 있던 것들에 대한 경험을 통해 확실한 기본 개념을 익힐 수 있었다. 특히, 유체 마찰 손실이 왜 생기는 지에 관해서 자세히 알게 되었다. 급격한 팽창에서는 유체가 확대 부분에서는 소용돌이가 생기고 이 때, 유체의 운동에너지는 내부에너지로 전환된다. 따라서 하류 유속이 0이 되면 마찰 손실이 상류 운동에너지와 같아진다는 것이다.
급격한 축소에서는 흐름이 모두 축방향에서 관으로 들어오지 않고 보든 방향에서 들어온다. 이 흐름은 관 입구를 좀 지난 지점에서 목을 형성. 이 목으로 들어가는 흐름은 관에 접근하는 유체의 방사 내향 유속에 의하여 이루어진다. 유체가 관벽을 떠나서 목으로 들어가게 된다. 이 목에서는 유속이 하류에서보다 크다. 따라서 이목에서부터 하류의 어떤 점에 이르는 동안 운동에너지가 감소하며, 이 하류에서는 관 단면 전체에서 유속이 실질적으로 균일하게 된다. 이 때 손실되는 운동에너지 전부가 압력 증가로 회수되지 않으므로 마찰손실이 생기게 된다.
유량을 측정하는 다양한 방법에 대해 잘 알게 되었다.
벤튜리 미터, 오리피스 유량계, 로타미터 등의 원리는 수업을 들었다 하더라도 그 기본적인 이해가 어려웠었는데 거기에 대해서도 잘 알게 되었고, 유량계의 쓰임새나 Re수나 Fanning의 식에 의한 유체 운동의 작용을 직접 설명할수 이는 확실한 지식기반을 마련할 수 있는 좋은 기회였던 것 갔다. 유체는 식을 볼 때 실질적으로 영향을 미치는 원인은 마찰과 점도 등 거의 기본적인 값들이다. 그러므로 위의 실험을 통해 완벽한 정답을 유도하는 것은 힘들 것이라는 생각이다.
인 용 부 호
w~[kg/sec]~
: 질량유량
A_{1},~A_{2}~[m^{2}]~
: 질량유량단면
u_{1},~u_{2}~[m/sec]
: 유속
rho_{1},~rho_{2}~[kg/m^{3}]
: 밀도
G: 질량 플럭스(mass flux, )
Q~[m^{3}/sec]
: 체적유량
A~:~유로의~단면적~[m^{3}]~
{u_ave}~:~평균유속~[m/sec]
D~:~관의~직경~[m]~
{f}~
: 마찰계수(摩擦係數, friction factor)
tau _0~
: 관벽면의 마찰력
epsilon ~
: 조활도 .
epsilon /D~
: 상대조활도
H~:~ 확대두손실~ [m]
u_{1}~:~ 확대~ 전~ 작은~ 단면에서의 ~유속~ [m/sec]
u_{2}~:~ 확대 ~큰 ~단면에서의~ 유속~ [m/sec]
참 고 문 헌
1) 화공유체역학(2판) / Noel de Nevers / 희중당 / 1994 / p. 180∼199
2) 流體流動(유체유동)(개정3판) / 강창수 / 범한서적 / 1992 / p. 168∼172
3) 단위조작 / 이승무 / 형설출판사 / 1984 / p. 57∼60
4) 유체역학 / 최창균 / 교보문고 / 2000 / p. 585∼587
5) 상설 유체역학 /손병진 / 선중당 / 1997 / p. 750∼751
6) 단위조작 / 임 굉 / 신성 / 1997 / p. 29∼34

키워드

유체마찰,   유체마찰손실,   화학공학실험,   화공실험,   유량측정