마찰계수 측정실험

소개글

마찰계수 측정실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험기본이론
* 레이놀즈 수란?
* 층류와 난류
* 천이구역, 층류, 난류의 구분
* 물의 밀도와 점도
* 25℃의 물을 사용할 경우 임의의 유량에 대한
관내 유속과 레이놀즈 수
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의 결과

본문내용

영향에 대하여 설명하시오.
- 레이놀즈 수 2100 미만은 층류 영역으로 확인된다. 층류영역에서 마찰계수가 급감하고 있는 이유는 층류 영역에서 마찰계수는 레이놀즈 수에 반비례하기 때문이다. 레이놀즈수 4000이상 영역은 난류유동영역으로 마찰계수가 조금씩 증가하는 경향을 보였다. 특히 난류유동 영역에서는 레이놀즈 수와 함께 벽면에서의 전단력을 고려하여야 한다. 이론적으로는 난류유동 영역에서의 마찰계수변화는 거의 없지만 실험의 오차라 판단된다.
- 마찰계수는 레이놀즈수와 직접적인 연관을 갖는 것으로 확인되었다. 실험에서 오차가 발생하기는 하였으나 레이놀즈수와 관련된 마찰계수의 변화는 각각 원관 내 유체의 유동을 설명하기에 큰 무리를 보이지는 않았다.
(2) 실험의 오차 및 정확성에 대하여 기술하시오.
측정값 / 이론값의 비교
TEST NO.
유량 Q (㎥/min)
마찰계수 측정값
마찰계수 이론값
오차율
1
0.1
0.151
0.2657
43
2
0.2
0.0588
0.0878
33
3
0.5
0.0673
0.0664
1
5
0.8
0.0404
0.0332
27
6
1
0.0313
0.0331
5
7
1.5
0.0385
0.0465
17
8
2
0.0489
0.0441
11
9
2.5
0.0318
0.0415
23
20
3
0.0243
0.0440
39
21
3.5
0.0317
0.0389
18
22
4
0.0318
0.0380
17
23
4.5
0.0315
0.0376
16
24
5
0.0296
0.0373
20
25
5.5
0.0287
0.0362
24
26
6
0.0302
0.0357
16
7
0.0319
0.0350
9
-가장 큰 오차의 요인은 손으로 조작하는 유량계에 있다고 보인다. 소/중유량의 2개의 유량계로 적은 유량의 변화에서 정확성을 높일 수 있었지만 변화의 단위, 변화량 자체가 극히 적었기 때문에 정확한 유량을 조절하기가 힘들었다. 보다 세밀한 측정을 목표로 잘게 측정한 층류유동/천이영역/난류유동 초반에서 목표한데로 이론값과 비슷한 경향을 보이기는 하였으나 조금씩 가라앉는 유량계 때문에 힘들었다.
- 두 번째 오차요인은 물의 온도였다. 유량 0.1의 실험 시 21.5℃였던 물저장조의 온도가 실험함에 따라 23℃까지 상승하였다. 하지만 계산할 때 설정한 온도는 나중에 어느 정도 안정된 온도인 22℃였고 우리가 사용한 Moody chart의 온도는 약 15.5℃ 였기 때문에 유속이나 레이놀즈수 결정에 오차발생의 가능성은 충분하다.
- 차압 변환기는 실험 내내 상당히 민감하게 계속 수치가 변했다. 이때 정확한 측정이 잘 되지 않았고 우리는 중간 값을 측정값으로 사용했다. 그리고 처음 0이어야 하는 차압계의 수치가 -11에서 -16으로 변하고 있었는데 그 수치를 빼고 측정했다 하더라고 오차의 원인이 될 수 있었다.
(3) 실험장치의 개선이 필요할 경우 제안하시오.
-전 실험과 마찬가지로 정확한 유량을 조절할 수 있는 유량계의 개선이 가장 중요한 것 같다.
-물의 온도를 계속 일정하게 유지할 수 있는 장치도 필요하다.

키워드

마찰계수,   기계공학실험,   레이놀즈수,   층류,   난류,   마찰,   천이