목차
LIST OF FIGURES & TABLES
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
1.1. Fluid
1.2. Flowmeter
1.2.1. 조리개유량계
1.2.2. 면적유량계
1.2.3. 전자기유량계
1.3. Venturimeter
1.4. Orifice meter
1.5. Bernoulli`s Equation
1.6. 실험목적
2. EXPERIMENTAL
2.1. 실험 기구
2.2. 실험 방법
2.3. 실험 시 유의사항
3. RESULTS & DISCUSSION
3.1. Result
3.1.1. 실험
3.1.2. 실험Ⅱ
3.2. Discussion
4. Conclusion
5. REFERENCES
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
1.1. Fluid
1.2. Flowmeter
1.2.1. 조리개유량계
1.2.2. 면적유량계
1.2.3. 전자기유량계
1.3. Venturimeter
1.4. Orifice meter
1.5. Bernoulli`s Equation
1.6. 실험목적
2. EXPERIMENTAL
2.1. 실험 기구
2.2. 실험 방법
2.3. 실험 시 유의사항
3. RESULTS & DISCUSSION
3.1. Result
3.1.1. 실험
3.1.2. 실험Ⅱ
3.2. Discussion
4. Conclusion
5. REFERENCES
본문내용
0.609
238.09
ⅰ) venturi meter의 head loss
Head Loss
ⅱ) orifice meter의 head loss
Head Loss ( = )
Table 8. Weighting
1차 실험
2차 실험
3차 실험
4차 실험
Weighing (kg/s)
0.12
0.15
0.20
0.23
Table 9. Discharge Coefficient
1차 실험
2차 실험
3차 실험
4차 실험
Discharge Coefficient
0.131
1.37
1.31
1.21
ⅰ)
Table 10. 이론부피유속
1차 실험
2차 실험
3차 실험
4차 실험
이론부피유속()
Figure 10. 값의 변화
3.1.2. 실험Ⅱ
Table 11. Raw data
4
8
12
높이차이
66
56
106
73
110
226
부피유속
0.07
0.14
0.20
3.2. Discussion
실험Ⅰ에서 값을 확인해보면 첫 번째 실험에서 0.131, 두 번째 실험에서 1.37, 세 번째 실험에서 1.31, 네 번째 실험에서 1.21의 값을 얻을 수 있었다. 제대로 된 실험이었다면 분명히 첫 번재 실험부터 네 번재 실험까지 거의 동일한 값을 얻어야한다. 하지만 첫 번째 실험값이 낮은 값이 나왔다. 두 번째부터 네 번째 실험까지는 거의 일정한 값이 나온 것을 확인해 볼 수 있었다. 이러한 오차가 난 이유는 아마 실험을 할 때 관 안에 공기가 없도록 해서 실험을 해야 하지만 완전히 공기를 제거하지 못한 점이 이러한 오차가 난 원인인 것 같다. 또한 실험기구를 다루는데 조금 미숙했던 것과 눈금을 읽을 때에도 정확하게 읽지 못했던 것이 이러한 오차를 나게 하지 않았나 생각된다.
4. Conclusion
본 실험은 관(管)내에 흐르는 유체를 Orifice미터와 Venturi미터를 이용해서 유체의 유량(流量)을 계산하는 실험이다. Bernoulli정리를 적용시켜 산출한 유량과 실제 유량을 비교하고 유량과 유속, 구간마다 직경이 다른 관내에서의 차압 등을 측정해서 유량을 계산한다. 실험의 목적은 각종 손실에 의한 오리피스의 유량계수를 구해서 관내 Orifice미터와 Venturi미터의 원리를 이해한다. 또한 Bernoulli equation에 대하여 관의 직경과 압력, 높이, 속도의 관계를 실험을 통하여 확인한다.
손실에 대해서는 유체의 점도와 관내 관의 마찰계수, 관내 이물질, 기포 등으로 인한 마찰력으로 인한 것이다. 또 한 가지 더한다면 관의 Venturi미터와 Orifice미터 사이의 연결부위에 균열이 생겨 유체가 관내를 흐를 때 계속 유체의 유출이 발생하고, 공기가 들어갔을 수 있다고 생각한다. 그에 따른 압력변화 및 유속에 대한 영향을 미쳤을 것이다. 다른 오차의 요인으로는 실험장치의 위치에 대하여 얼마나 평형을 유지했는가? 평형을 유지한다는 것은 관과 지면과의 높이가 모든 구간에서 일정한 지 판단하는 것이다. 실험장치의 이음새마다 연결부위가 느슨하고 움직였다. 그래서 실험하는 도중 높이들이 바뀌었을 것이다.
유량이 6.6L/m에서 데이터를 비교해본다. Venturir미터에서 관의 직경이 제일 작은 2번(16mm) 부분에서 정압 297이라는 수치로 제일 낮은 압력이다. 관의 직경이 제일 큰 4번 부분은 정압 310으로 제일 높은 압력이다. 관의 직경이 같은 부분 1번(26mm, 309)과 3번(26mm 305)으로 압력은 같지 않았다. 이 이유는 기포발생으로 인한 마노미터의 수주가 변화했을 거라 생각한다. Orifice미터에서 5번(51mm)과 6번(20mm)의 정압수치는 각각 300, 285이다. 높이가 다른 부분 7번의 정압은 287이고 8번에서의 정압은 285이다. 높이가 증가하면 압력은 감소하였다.
결론적으로 실험결과에 따라 관의 직경이 작아지면 속도는 증가하고, 압력은 낮아진다. 관의 직경이 커지면 속도는 감소하고, 압력은 높아진다. 실험장치에서 관내의 유속은 측정을 할 수 없다. 하지만 상식적으로 물이 나오는 호스를 예를 들어보자. 호스를 조이면 물이 빠르게 나간다. 그러므로 관의 직경이 작아질수록 유체의 속도는 증가한다. 실험에서 유입되는 유량은 일정하다. 관의 직경이 제일 작은 곳의 압력이 제일 낮았다. 높이에 따른 압력차이는 높이가 높아지면 압력은 낮아졌다. 하지만 실험장치에서 제일 높은 위치의 압력은 측정하는 마노미터 관이 휘어져 측정이 불가했다. 더 높아졌을 때 압력의 변화를 확인하지 못해 아쉬웠다.
실험에서 값은 첫 번째 실험에서 0.131, 두 번째 실험에서 1.37, 세 번째 실험에서 1.31, 네 번째 실험에서 1.21의 값이다. 확실한 실험이라면 첫 번재 실험부터 네 번재 실험까지 거의 동일한 값을 얻어야 하지만 첫 번째 실험값이 낮은 값이 나왔다. 두 번째부터 네 번째 실험까지는 거의 일정한 값이 나온 것을 확인해 볼 수 있었다. 이러한 오차가 난 이유는 아마 실험을 할 때 관 안에 공기가 없도록 해서 실험을 해야 하지만 완전히 공기를 제거하지 못한 점이 이러한 오차가 난 원인인 것 같다. 실험을 하는데 미숙했던 것과 순간적으로 눈금을 읽어야 해서 정확하게 읽지 못했던 것이 이러한 오차를 나게 하지 않았나 생각된다.
압력을 측정할 때에 순간적으로 나타나기 때문에 바로바로 데이터를 작성할 수 없었다. 또한 관내 마찰력으로 작용하는 기포, 유체의 점도, 관내 이물질 등을 고려하면 이론값과 다소 차이가 있다. Orifice미터와 Venturi미터에 의해 베르누이방정식의 원리를 실험으로써 확인할 수 있는 실험이다.
5. Reference
[1] 유체역학(Introduction To Fluid Mechanics), James A. Fay 저, 이덕봉
박길문 공역, p.82~p.89, p.106~p.109
[2] 화학공학열역학 7th Edition(Chemical Engineering Thermodynamics), J. M. Smith외2명 공저, 김화용 외 2명 공역, 한국맥그로힐(주), p.36~48
[3] 화학공학실험(Experiments in Chemical Engineering), 성기천외2명 공저, (주)
사이텍미디어, p.363~p.393
238.09
ⅰ) venturi meter의 head loss
Head Loss
ⅱ) orifice meter의 head loss
Head Loss ( = )
Table 8. Weighting
1차 실험
2차 실험
3차 실험
4차 실험
Weighing (kg/s)
0.12
0.15
0.20
0.23
Table 9. Discharge Coefficient
1차 실험
2차 실험
3차 실험
4차 실험
Discharge Coefficient
0.131
1.37
1.31
1.21
ⅰ)
Table 10. 이론부피유속
1차 실험
2차 실험
3차 실험
4차 실험
이론부피유속()
Figure 10. 값의 변화
3.1.2. 실험Ⅱ
Table 11. Raw data
4
8
12
높이차이
66
56
106
73
110
226
부피유속
0.07
0.14
0.20
3.2. Discussion
실험Ⅰ에서 값을 확인해보면 첫 번째 실험에서 0.131, 두 번째 실험에서 1.37, 세 번째 실험에서 1.31, 네 번째 실험에서 1.21의 값을 얻을 수 있었다. 제대로 된 실험이었다면 분명히 첫 번재 실험부터 네 번재 실험까지 거의 동일한 값을 얻어야한다. 하지만 첫 번째 실험값이 낮은 값이 나왔다. 두 번째부터 네 번째 실험까지는 거의 일정한 값이 나온 것을 확인해 볼 수 있었다. 이러한 오차가 난 이유는 아마 실험을 할 때 관 안에 공기가 없도록 해서 실험을 해야 하지만 완전히 공기를 제거하지 못한 점이 이러한 오차가 난 원인인 것 같다. 또한 실험기구를 다루는데 조금 미숙했던 것과 눈금을 읽을 때에도 정확하게 읽지 못했던 것이 이러한 오차를 나게 하지 않았나 생각된다.
4. Conclusion
본 실험은 관(管)내에 흐르는 유체를 Orifice미터와 Venturi미터를 이용해서 유체의 유량(流量)을 계산하는 실험이다. Bernoulli정리를 적용시켜 산출한 유량과 실제 유량을 비교하고 유량과 유속, 구간마다 직경이 다른 관내에서의 차압 등을 측정해서 유량을 계산한다. 실험의 목적은 각종 손실에 의한 오리피스의 유량계수를 구해서 관내 Orifice미터와 Venturi미터의 원리를 이해한다. 또한 Bernoulli equation에 대하여 관의 직경과 압력, 높이, 속도의 관계를 실험을 통하여 확인한다.
손실에 대해서는 유체의 점도와 관내 관의 마찰계수, 관내 이물질, 기포 등으로 인한 마찰력으로 인한 것이다. 또 한 가지 더한다면 관의 Venturi미터와 Orifice미터 사이의 연결부위에 균열이 생겨 유체가 관내를 흐를 때 계속 유체의 유출이 발생하고, 공기가 들어갔을 수 있다고 생각한다. 그에 따른 압력변화 및 유속에 대한 영향을 미쳤을 것이다. 다른 오차의 요인으로는 실험장치의 위치에 대하여 얼마나 평형을 유지했는가? 평형을 유지한다는 것은 관과 지면과의 높이가 모든 구간에서 일정한 지 판단하는 것이다. 실험장치의 이음새마다 연결부위가 느슨하고 움직였다. 그래서 실험하는 도중 높이들이 바뀌었을 것이다.
유량이 6.6L/m에서 데이터를 비교해본다. Venturir미터에서 관의 직경이 제일 작은 2번(16mm) 부분에서 정압 297이라는 수치로 제일 낮은 압력이다. 관의 직경이 제일 큰 4번 부분은 정압 310으로 제일 높은 압력이다. 관의 직경이 같은 부분 1번(26mm, 309)과 3번(26mm 305)으로 압력은 같지 않았다. 이 이유는 기포발생으로 인한 마노미터의 수주가 변화했을 거라 생각한다. Orifice미터에서 5번(51mm)과 6번(20mm)의 정압수치는 각각 300, 285이다. 높이가 다른 부분 7번의 정압은 287이고 8번에서의 정압은 285이다. 높이가 증가하면 압력은 감소하였다.
결론적으로 실험결과에 따라 관의 직경이 작아지면 속도는 증가하고, 압력은 낮아진다. 관의 직경이 커지면 속도는 감소하고, 압력은 높아진다. 실험장치에서 관내의 유속은 측정을 할 수 없다. 하지만 상식적으로 물이 나오는 호스를 예를 들어보자. 호스를 조이면 물이 빠르게 나간다. 그러므로 관의 직경이 작아질수록 유체의 속도는 증가한다. 실험에서 유입되는 유량은 일정하다. 관의 직경이 제일 작은 곳의 압력이 제일 낮았다. 높이에 따른 압력차이는 높이가 높아지면 압력은 낮아졌다. 하지만 실험장치에서 제일 높은 위치의 압력은 측정하는 마노미터 관이 휘어져 측정이 불가했다. 더 높아졌을 때 압력의 변화를 확인하지 못해 아쉬웠다.
실험에서 값은 첫 번째 실험에서 0.131, 두 번째 실험에서 1.37, 세 번째 실험에서 1.31, 네 번째 실험에서 1.21의 값이다. 확실한 실험이라면 첫 번재 실험부터 네 번재 실험까지 거의 동일한 값을 얻어야 하지만 첫 번째 실험값이 낮은 값이 나왔다. 두 번째부터 네 번째 실험까지는 거의 일정한 값이 나온 것을 확인해 볼 수 있었다. 이러한 오차가 난 이유는 아마 실험을 할 때 관 안에 공기가 없도록 해서 실험을 해야 하지만 완전히 공기를 제거하지 못한 점이 이러한 오차가 난 원인인 것 같다. 실험을 하는데 미숙했던 것과 순간적으로 눈금을 읽어야 해서 정확하게 읽지 못했던 것이 이러한 오차를 나게 하지 않았나 생각된다.
압력을 측정할 때에 순간적으로 나타나기 때문에 바로바로 데이터를 작성할 수 없었다. 또한 관내 마찰력으로 작용하는 기포, 유체의 점도, 관내 이물질 등을 고려하면 이론값과 다소 차이가 있다. Orifice미터와 Venturi미터에 의해 베르누이방정식의 원리를 실험으로써 확인할 수 있는 실험이다.
5. Reference
[1] 유체역학(Introduction To Fluid Mechanics), James A. Fay 저, 이덕봉
박길문 공역, p.82~p.89, p.106~p.109
[2] 화학공학열역학 7th Edition(Chemical Engineering Thermodynamics), J. M. Smith외2명 공저, 김화용 외 2명 공역, 한국맥그로힐(주), p.36~48
[3] 화학공학실험(Experiments in Chemical Engineering), 성기천외2명 공저, (주)
사이텍미디어, p.363~p.393
소개글