압력 측정

목차

■ 실험 목적

■ 실험 이론

■ 실험 기구

■ 실험 방법

■ 실험 결과

■ 결과에 대한 고찰

본문내용

압력(kgf/cm)
<계기압력>
2.776
2.181
1.917
1.696
1.456
1.230
1.028
0.857
0.665
압력변환기 압력(kgf/cm)
<절대압력>
3.803
3.208
2.944
2.723
2.483
2.257
2.055
1.884
1.692
오차(%)
9.21
4.56
9.32
15.7
21.4
27.5
34.7
44.2
52.0
평균 오차(%)
24.3
[온도-압력 그래프]
[오차 그래프]
※ (1)가열과정과 마찬가지로 부르돈관 압력계와 압력변환기의 압력이 계기압력이고 포화압력의 압력은 절대압력이므로 부르돈관 압력계와 압력변환기의 압력에 대기압을 더하여 절대압력으로 변환하여, 절대압력으로 포화압력과 비교하여 오차를 나타내었다. 그리고 단위는 모두 으로 맞추었다.
※ 냉각과정 또한 가열과정과 비슷하게 부르돈관 압력계와 압력변환기의 압력은 거의 오차가 1%내외로 거의 적었지만 포화압력과 부르돈관 압력계의 압력, 포화압력과 압력변환기 압력의 오차는 생각보다 크게(평균 24~25%) 나타난 것을 확인할 수 있었다. 그리고 오차는 온도가 높았을 때는 10% 이내로 작았지만 온도가 내려갈수록 오차가 매우 커지는 것을 확인할 수 있었다.
■ 결과에 대한 고찰 및 토의 사항
1) 압력변환기 압력, 부르돈관 압력계 압력 그리고 냉매113의 온도에 대한 포화압력의 관계를 비교하고 분석하시오.
- 위의 데이터를 통한 그래프를 확인한 결과, 압력변환기 압력,부르돈관 압력계 압력, 포화압력 3가지를 비교해 보았을 때 3가지 모두 온도가 올라감에 따라 압력이 선형적으로 증가하였고, 온도가 감소함에 따라 압력 또한 선형적으로 감소하였다. 이를 통해 온도와 압력은 비례한다고 볼 수 있다.
- 이론상으로는 압력변환기 압력, 부르돈관 압력계 압력, 포화압력의 값이 단위가 같으므로 온도가 같은 상황에서 압력이 같아야 한다. 하지만 이번실험에서는 오차가 크게 발생한 것을 볼 수 있었다. 그리고 온도가 올라가면 오차가 작아지고 온도가 내려가면 오차가 커지는 데이터를 그래프를 통해 확인할 수 있었다.
2) 실험의 오차 및 정확성에 대하여 기술하시오.
- 위 실험에서의 오차를 분석해 볼 때, 압력변환기 압력, 부르돈관 압력계 압력의 오차는 거의 무시할 정도로 1%내외 정도였다. 거의 일치한다고도 볼 수 있었는데 여기서 발생된 오차의 원인으로는 옆의 사진과 같이 부르돈관 압력계의 눈금값을 읽는 것에서 정확한 값을 읽어내는 것이 전자식이 아니므로 아주 자세한 값을 측정할 수 없었던 것이 오차의 원인이었다.
- 포화압력과 압력변환기 압력, 부르돈관 압력계 압력의 오차를 분석해 볼 때, 비교적 큰 오차(평균 24~25%)가 발생되었다. 그 오차의 원인으로는 밀폐 용기안의 냉매113과 섞여있는 잔여 공기를 제거하는 부분에서 밸브를 열었을 때 완전히 공기를 제거하여 냉매만으로 실험을 했다고 볼 수가 없었다. 이점이 오차가 생겨나게 된 큰 원인이었다.
- 또한 옆의 사진과 같이 부르돈관 압력계 측정장치 하단에 압력 용기가 있다 빨간선으로 연결되어있는 온도측정선이 용기의위쪽에 연결되어있고, 실제 가열장치와 연결되어 가열되고 있는 부분은 하단에 연결되어 있다. 실제 온도가 측정되고 있는 부분과 높이차가 발생하여 실험에서는 오차가 발생하였다.
- 마지막으로 실험실에서의 대기압을 표준대기압으로 가정하여 식에 대입하여 결과 값을 얻어냈으나 이는 실험실의 대기압이 표준대기압이라고 가정할 수 없고, 표에 나와 있는 온도는 자세하게 나와 있지 않으므로 표에서의 포화압력의 온도와 실험에서 측정한 온도가 정확히 일치하지 않은 점 또한 오차의 원인으로 볼 수 있다.
3) 실험장치의 개선이 필요할 경우 제안하시오
- 이번 실험에서 가장 큰 오차의 원인인 발생한 지점인 측정 온도점의 위치와 실제 가열되는 위치의 차이를 최대한 작게 개선해야 한다. 또한 부르돈관 압력계의 측정을 디지털화하여 전자식으로 측정값을 얻어낼 수 있다면 더 정확한 값을 읽어내어 오차를 줄일 수 있다. 가열과정에서는 전압을 조절할 수 있어 온도 조절부분에서 용이하였으나, 냉각과정에서는 온도를 조절할 수 있는 부분이 없어 냉각시간이 조금 오래 걸린 점이 아쉬웠다. 냉각팬이 장착되어 냉각을 시켜줄 수 있다면 실험시간을 단축시킬 수 있다는 효율적인 면에서 좋을 것이다.
4) 기타 실험에서 발견한 제안사항에 대하여 기술하시오
- 이번 실험의 목적인 유체의 압력을 측정하는 것은 온도와 아주 밀접한 관계가 있는 실험이다. 따라서 온도를 올리는 과정에서 실험에 주의를 하지 않을 경우 화상의 위험과 압력이 커져 자칫 위험한 상황이 벌어질 수 있다는 사실을 항상 상기하여야 한다. 압력은 다른 실험보다도 더 위험할 수 있는 요인이 많기 때문에 실험에서의 압력측정의 범위를 이론적으로 예측하여 예외의 상황을 대비할 수 있어야 하겠고, 좀 더 세심한 주의를 갖고 실험에 임하여 오차를 줄이는 것이 중요하겠다.
이번 실험을 준비하고 실험에 임하면서 간단한 이론인 압력과 온도의 함수인 압력을 측정할 수 있는 방법이 생각보다 다양하고 새로웠던 점이 흥미로웠다. 기회가 된다면 이번 실험과는 다른 방법으로 압력을 측정해보는 것도 좋을 것 같다.
열 유체실험에서 처음으로 Lab view라는 프로그램을 사용해 보았다. 처음 프로그램을 접했을 때는 조금 복잡하고 이해하기 힘든 부분도 있었지만 이 분야에서 상당히 도움이 많이 될 수 있는 프로그램인 것 같아 프로그램을 활용을 배울 수 있는 기회가 있으면 좋을 것 같다.
다음 실험 또한 많은 준비를 통해 좀 더 정확하고 효율적인 실험이 될 수 있도록 해야 할 것이며 오차를 줄이고 원인파악에 많은 노력을 기울여야 하겠다.
■ 참고 자료 출처
- http://domd.yc.ac.kr/kjkyum/html/fluidmtext/3_5_1.htm
- http://blog.naver.com/gglory80?Redirect=Log&logNo=40056877889(자료 검색)
- 기계계측공학(Theory and design for mechanical measurements)
저자 : Richard S. Figliola / 출판 : 시그마프레스

키워드

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