유량측정실험

소개글

유량측정실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험이론
2-1 벤츄리 실험 (Venturi Meter)
2-2 급확대관 실험
2-3 오리피스 실험(Orifice Meter)
2-4 엘보우 실험(elbow)
2-5 로타미터(Rotameter)

3. 실험장치 및 방법

4.실험결과

5. 참고 문헌

6. 검토 및 토의 사항

7. 참고문헌 출처

본문내용

h : 손실측정수두 (m)
엘보일경우 Ke =0.3~0.5
90° 곡관일 경우의 Kb =0.2~0.3
LPM
실제
실제 선속도
LPM
이론
실제유량
Q0
△h
V
환산 실제유량
Qv
V1
△h
(L/min)
(mm)
(m/s)
(m3/s)
(m/s)
(m)
4
-3
2.12E-01
6.67E-05
0.21
5.74E-04
7
-1
3.71E-01
1.17E-04
0.37
1.76E-03
8
-1
4.24E-01
1.33E-04
0.42
2.30E-03
9.5
-1
5.04E-01
1.58E-04
0.50
3.24E-03
11
-1
5.84E-01
1.83E-04
0.58
4.34E-03
12
-1
6.37E-01
2.00E-04
0.64
5.17E-03
15
-1
7.96E-01
2.50E-04
0.80
8.08E-03
17
-1
9.02E-01
2.83E-04
0.90
1.04E-02
4-2 결과정리 및 그래프
(1) 계측수조를 사용한 실측 유량을 기준으로 각Re과 구한 유량을 비교하는 그래프를 그려라.
(2) 벤츄리미터에서의 Re와 유량계수 Cv의 그래프를 그려라.
(3) 유량과 실제△h의 관계 그래프.
(4) 각 유량계의 장, 단점을 비교하라.
Venturi meter
- 장점
고형물을 함유한 유체에 적합하다. 단, 차압취출구의 막힘이 발생하므로 Purge 등의 대책이 필요하다.
Orifice에 비해 압력 손실이 적다.
유체 체류부가 없으므로 마모에 의한 내구성이 좋다.
대유량 측정이 가능하다.
- 단점
가격이 Orifice보다 고가이다.
낮은 Range ability를 가진다.
유량의 측정 범위 변경 시 교환이 어렵다.
취부 범위가 크다.
동일 사이즈의 Orifice에 비해서 발생 차압이 작다.
Orifice meter
- 장점
구조가 간단하고 저가격이다.
사용조건에 따라 다르나, 거의 반영구적이다.
측정유량 범위 변경 시 플레이트 변경만으로 가능하다.
점도는 일반적으로 1~2%이다.
액체, 가스, 증기의 유량측정이 가능하고, 광범위한 온도, 압력에서의 유량 측정이 가능하다.
- 단점
충분한 정도를 보증하기 위해서는 필요한 직관부가 필요하다.
Venturi meter에 비해 압력 손실이 큼
낮은 Range ability이며, 통산 4:1 정도이다.
Edge의 마모가 곧 정도에 영향을 미치므로 유체 중에 고형물 함유를 피해야한다.
5. 참고 문헌
■ Bernoulli 방정식의 해석
along the streamline
여기서, = pressure head, = velocity head, = elevation head
■ 유량 측정
여기서,
■ 파이프 마찰 손실
[1]파이프 내부의 유동
층류 유동
천이 유동
난류 유동
[2]전단응력과 압력 강하
힘의 균형,
실험 결과,
⇒
or
=
[3] Pipe friction factor,
층류 ():
난류 ():
▶Moody 선도
▶Colebrook 공식
6. 검토 및 토의 사항
이번 실험의 목적은 베르누이 방정식과과 비압축성 유체의 유량 측정 장치인 Venturi meter, Orifice의 원리를 이해하고 급확대관, Elbow관에 의한 유량과 각 측정 장치에 의한 유량을 비교, 분석하여 각 측정 장치의 특징을 알아보는 실험이다. 벤츄리관, 급확대관, 오리피스관, 엘보우관에 유량을 4, 7, 8, 9.5, 11, 12, 15, 17L/min으로 흘리면서 각 관에연결된 튜브를 이용한 수두차로 압력을 측정하여 베르누이 방정식으로 각 관마다의 유량을 측정,비교 하였다
유량과 수두간의 그래프에서 보면 Orifice는 급격히 계속 증가하고 Venturi meter는 증가하다가 어느순간 감소하였다. 그리고 급확대관과 엘보우관은 거의 변화가 없었는데 이것은 Orifice에서 관이 장애물로 인해 급하게 와류가 발생하므로 압력수두 또한 증가하고 Venturi meter또한 목에서 속도가 증가하여 압력수두가 증가하는 것을 알 수 있었다.
Re값에 대한 Cv값에서 오차를 비교해 볼때 Orifice의 경우가 오차가 가장 크고 Venturi meter 그리고 Rotameter 의 순으로 나타났다. 이런 현상이 나타나는 이유는 Venturi관은 점차적으로 줄어드는 반면 Orifice는 급격한 면적의 확대가 있기 때문이다. 이런 이유에도 불구하고 적은 유량에서는 오히려 Venturi관의 오차가 더 크게 나타났는데 이것은 유동이 작을때와 속도는 내관의 면적에 영향을 적제 미친다고 할수 있다. 그리고 질량 흐름이 커질수록 Venturi meter의 오차가 감소하고 Orifice의 오차는 증가했다.
이런 오차가 나타난 주된 이유는 유체가 흐를때 발생하는 마찰력 때문이다. 우리가 계산하는 베르누이의 방정식에서는 유체의 점성을 무시하고 마찰이 없다고 가정하고 적용하는 식이지만 실제 유체가 흐를때에는 마찰손실이 발생하기 마련이다. 이런 마찰손실은 유체의 점성과도 영향이 있는데 우리는 이모든 것을 무시하고 베르누이 식을 적용했다. 그리고 실험 장치에서 데이터 측정시 나타나는 오차가 있다. 유량이 적을 때에는 수두의 변화가 거의 일정해서 데이터를 쉽게 얻을 수 있었지만 유량이 증가할수록 수두의 변화의 폭이 심해서 압력변화 측정에 많은 어려움이 있었다. 또 우리는 실험에서 수돗물을 이용하므로 유체내에서 존재하는 불순물과 기포에 의해서 압력이 낮아지는 영향도 고려해야 한다.
7. 참고문헌 출처
(1) Roberson and Crowe “Engineering Fluid Mechanics” 사이텍 미디어
모양우 외 4명 “실험유체역학” 보문당
(2) Warren L.Mccabe “단위조작”유체역학 파트 -McGHAW HILL출판
(3) 유체역학 / 최창균 / 교보문고 / 2000 / p. 585～587
(4) 유체역학 가문당 신재윤외 지음 2001.01.01 p.113,115
(5)http://kr.ks.search.yahoo.com/search/ks?p=elbow&subtype=KsWikidic
(6)http://kr.www.cheric.org/ippage/p/ipdata/2004/03/file/p200403-701.pdf -

키워드

유량측정,   벤츄리관,   급확대관,   엘보우관,   로라미터,   오라피스미터,   연속방정식,   베르누이정리