[화공]유체 마찰손실 실험 보고서

목차

■ 실험제목

■ 목 적

■ 이 론
● 직관에서 유체의 표면마찰손실
● 연속의 법칙과 베르누이정리
● 흐름단면의 급격한 확대로 인한 마찰손실
● 흐름단면의 급격한 축소로 인한 마찰손실
● 관이음쇠와 밸브류에 의한 마찰손실
● 유량측정장치에 의한 마찰손실

■ 실험기구 및 방법

■ 결과 및 고찰

■ Reference

본문내용

미터관
Arrangement for fluid friction apparatus
2) 실험 방법
① 파이프 배관에 관 부속품 및 U자관 마노미터를 설치한다.
② 불순물 및 공기를 제거한 장치에 미지의 시료를 주입한다.
③ 유체를 관에 흘려서 U관 마노미터를 읽는다.
④ 구한값 R로써 △P(P1-P2)를 구한다.
⑤ 이론치 △P를 구하고 페닝의 식으로부터 관로마찰 손실 F를 구한다
⑥ 실험치 : 베르누이의 식으로부터 실험치 F값을 구한 후 비교한다.
관 부속품 및 밸브등의 계수
관부속품 및 밸브
Le/D
관부속품 및 밸브
Le/D
45 엘보우
12
90 엘보우(표준곡선)
32
90 엘보우
26
90 직각 엘보우
69
크로스
50
티(tee)
60~90
유니언, 카플링
0
게이트 밸브(전개)
7
게이트 밸브(3/4개)
40
게이트 밸브(1/2개)
200
게이트 밸브(1/4개)
400
글로브 밸브(전개)
300
앵글 밸브(전개)
170
수량계
300~600
■ 결과 및 고찰
● 결과
유속(u) = = 0.7883
압력손실(p) =
레이놀즈 수 () =
마찰계수(f) =
상당길이(L) =
마찰손실 (F) =
관길이(m)
0.178
0.976
45 엘보우(Le/D)
글로브 밸브(Le/D)
게이트 밸브(Le/D)
(Le/D) or (L/D)
29.66
162.67
15
300
7
높이(m)
0.075
0.66
0.287
0.084
0.144
압력손실(kg/)
732.89
6410.35
2804.53
820.84
1407.149856
레이놀즈(무차원)
5293.40
5293.40
5293.40
8822.34
8822.336269
마찰계수(무차원)
0.047
0.04731
0.047
0.0788
0.07884552
마찰손실(무차원)
1.74
9.56
0.882
29.4
0.686
● 고찰
Pipe의 관의 직경 변화에 따라서는 관이 직경이 커질수록 마찰계수가 증가하는 것을 알 수 있다.
관의 직경이 일정하다고 하면, Reynolds Number가 증가할수록 마찰 계수가 감소하는 것을 알 수 있다
Pipe의 유속의 증가에 따라 수두 손실이 증가하여 Pipe의 마찰계수가 증가가 현상을 나타내었다.
Gate valve, 90°elbow는 유량증가에 따라 마찰계수가 증가한다.
확대, 축소손실은 유량감소에 따라 압력손실과 마찰계수가 증가한다.
비압축성 유체일 때는 Reynolds number가 증가할수록 수두손실의 차가 커진다는 것은 lamina flow일 때보다 Turbulent flow일 때 수두손실의 차가 커짐을 알 수 있었다.
이번 실험에서 중요한 점은 실험을 시작하기전에 마노미터를 수평으로 유지시켜야하고 또 주의 할 것은 측정하기 전에 마노미터에 연결된 호스의 내부의 공기를 꼭 제거 해야 한다.
pipe에 공기가 들어갈수도 있으므로 압력차 측정시 밸브를 열어 공기를 제거하였다.
물의 이용한 마노미터가 고장이 나서 Rmc의 값은 수은 마노미터에서 구한값을 환산하여 기록하였다.
유량측정시 유출되는 유량을 메스실린더에 담아 측정하였다.
결과에서 보여주듯 유량은 크게증가하나 마노미터의 눈금은 차이가 거의 없다. 이것은 유량측정에 오차가 있었던 것 같다.
난류의 마찰계수를 구하기위해서 그래프를 이용하였다. 여기서 읽어지는 값의 오차도 상당히 컸을 것이다.
거친관의 거칠기는 임의로 설정하여 L/D의 값이 0.004되는 값으로 찾았다.
누수되는 관이 있었고 관이 막힌것같아 정확한 압력손실을 구하는 것이 어려웠다.
본 실험은 관이나 관부속품등에 이동하는 유체의 유속변화에 따른 유체의 손실되는 energy와 마찰로 인한 압력차를 사용해서 구한 마찰계수와 유체의 특성인 Reynolds number와 비교하였다.
전체적으로 유속이 증가하므로서 수두손실이 증가하였고, 관의 부속품의 영향으로 수두손실이 증가하였다.
비압축성 유체일 때는 Reynolds number가 증가할수록 수두손실의 차가 커진다는 것은 lamina flow일 때보다 Turbulent flow일 때 수두손실의 차가 커짐을 알 수 있었다.
■ 참고문헌
1. 단위조작 / Mc cabe. Smith Harriot / Mc Graw Hill / 2005. 3.30 / P287～288
2. 열전달과 응용 / KIRK D. HAGEN원리 / 동명사 / 1999. 8. 10 / P20～22, P626～632
3. 열전달 / Yanus. A. Cengal / Mc Graw Hill / 2003.12.25 / P58～59
4.

키워드

유체,   마찰,   화학공학,   열,   결과,   레포트,   손실,   베르누이