종합유체실험

목차

1. INTRODUCTION -------------------------------------------------- 1∼6

1.1 실험 목적 ------------------------------------------------------- 1

1.2 실험 이론 --------------------------------------------- 1 ∼6

1.2.1 유체의 정의 -------------------------------------------------- 1

1.2.2 유체의 분류 --------------------------------------------------- 1

1.2.3 베르누이 방정식 ----------------------------------------------1∼2

1.2.4 베르누이 방정식의 응용 (Orifice) ----------------------------- 2∼3

1.2.5 실험내용 -------------------------------------------------------------- 3∼5

1.2.6 장치의 구조 ------------------------------------------------------------- 6

1.2.7 사 양 -------------------------------------------------------------------- 6

2. EXPERIMENTAL ------------------------------------------------7∼8

2.1 실험 방법 ----------------------------------------------------------------- 7

2.1.1 준비작업 --------------------------------------------------------- 7

2.1.2 주의사항 ------------------------------------------------------- 7

2.1.3 작동순서 --------------------------------------------------------- 7∼8

3. RESULT & DISCUSSION ------------------------------------- 9∼17

3.1 Raw data & Result ---------------------------------------------------9 ∼16

3.2 Discussion ------------------------------------------------------- 17

4. CONCLUSION ---------------------------------------------------18∼19

5. REFERNCE ----------------------------------------------------- 20

본문내용

스실린더 유량을 이용해 관내 유속을 구하고, 레이놀즈수를 이용한 식으로 f값을 구하고, 이를 마찰손실을 구하는데 이용하였다. 측정수두차인 0.850m는 이론수두차인 0.912m보다 작은 값을 나타냈다.
4. Conclusion
이번 실험은 종합 유체 실험으로 동관으로 제작된 관수로를 통해서 물을 흐르게 하여 장치에 연속적으로 연결된 90° L-bow의 손실수두측정실험을 하고, 벤츄리관과 오리피스 등의 유량 측정실험 및 여러 가지 직경의 관로마찰과 급확대 및 급축소에서의 손실수두실험을 하였다.
A. 벤츄리 실험에서는 유량 측정계인 venturi meter에 물을 흐르게 하여 압력차를 water manometer로 측정하여 유량을 구하여 실제 유량과 비교하여 venturi 유량계수를 구하였다. 조금 더 정확한 수치를 얻기 위하여 로터메타의 유량을 변화시켜 세 번씩 실험을 시행하였다. 각각 메스실린더를 이용해 측정한 유량과 식을 통해 계산한 이론유량을 이용해 평균 venturi 유량계수 0.974를 얻어냈다. 세 번의 실험에서 같은 실험장치와 유체를 사용하였으므로 유량계수는 일정하여야하나, 조금씩 차이가 났다. 이는 메스실린더를 이용하여 유량을 구할 때에, 메스실린더에 정확히 유체를 받아내지 못하거나 시간을 잘못 측정하여 생기는 오차이거나 실험을 하는 도중에 물이 실험기구 내에서 순환하며 온도가 상승하여 생긴 오차로 볼 수 있다.
B. 오리피스 실험에서는 유량 측정계인 orifice meter에 물을 흐르게 하여 압력차를 water manometer로 측정하여 유량을 구하고 실제 유량과 비교하여 orifice 유량계수를 구하였다. 실험값의 정확성을 높이기 위하여 세 번씩 실험을 시행하였다. 각각 메스실린더를 이용해 측정한 유량과 식을 통해 계산한 이론유량을 이용해 평균 orifice 유량계수 0.664를 얻어냈다. 오리피스 실험 역시 벤츄리 실험과 마찬가지로 세 번의 실험에서 같은 실험장치와 유체를 사용하였으므로 유량계수는 일정하여야하나, 조금씩 차이가 났다. 이는 메스실린더를 이용하여 유량을 구할 때에, 메스실린더에 정확히 유체를 받아내지 못하거나 시간을 잘못 측정하여 생기는 오차이거나 실험을 하는 도중에 물이 실험기구 내에서 순환하며 온도가 상승하여 생긴 오차로 볼 수 있다.
C. 급확대 실험에서는 물이 갑자기 작은 지름에서 큰 지름으로 유동할 때 와류와 박리에 의하여 발생하는 큰 에너지 손실에 대하여 알아보았다. 실험값의 정확성을 높이기 위해 세 번씩 실험을 시행하였고, 측정수두차의 평균이 0.184m로 나타나 이론수두 값인 0.0114m보다 큰 값을 보였다.
D. 급축소 실험에서는 물이 갑자기 큰 지름에서 작은 지름으로 유동할 때, 수축부에서 수축에 의한 충돌 및 와류손실이 발생함을 알아보았다. 실험값의 정확성을 높이기 위하여 세 번씩 실험을 시행하였고, 측정수두차의 평균이 0.055m로 나타나 이론수두 값인 0.011m보다 큰 값을 보였다.
E. 90° L-bow 실험에서는 구부러진 관에서의 유동을 관찰하였다. 벽면에서의 박리현상과, 2차 유동 등으로 인하여 복잡해지며 많은 에너지 손실이 일어나게 된다. 이 또한 실험값의 정확성을 높이기 위하여 세 번씩 실험을 시행하였으며 측정수두차의 평균은 0.087m로 이론수두 값인 0.034m보다 큰 값을 보였다.
직관 및 부속품의 마찰 손실 측정실험에서는 실험해 얻은 메스실린더 유량을 이용해 관내 유속을 구하고, 레이놀즈수를 이용한 식으로 f값을 구하고, 이를 마찰손실을 구하는데 이용하였다. 측정수두차인 0.850m는 이론수두차인 0.912m보다 작은 값을 나타냈다.
F. 직관 및 부속품의 마찰 손실 측정실험에서는 측정한 메스실린더 유량을 이용하여 관내 유속을 구하고, 마찰계수 선도를 이용하거나 레이놀즈수를 식에 응용한 값을 이용하여 마찰 손실을 구하였다. 측정수두차인 0.850m는 이론수두차인 0.912m보다 작은 값을 나타냈다. 각각의 실험에서 같은 실험 장치와 유체를 사용하였으므로 같은 유량계수를 가져야하나 약간씩 차이가 났다. 이는 메스실린더를 이용하여 유량을 구할 때에, 메스실린더에 정확히 유체를 받아내지 못하거나 시간을 잘못 측정하여 생기는 오차로 볼 수 있다.
종합 유체 실험을 통하여 전체적으로는 로터메타의 유량이 증가함에 따라 수두차 또한 증가함을 알 수 있었다. 벤츄리 실험과 오리피스 실험에서는 유량계수를 구하였다. 이 유량계수를 알면 벤츄리 미터와 오리피스 미터를 이용하여 유량을 구할 때 이론 유량값만 구하면, 번거롭게 메스실린더를 이용하며 유량값을 측정하지 않더라도 실험으로 얻을 수 있는 실제 유량을 예상 할 수 있다. 급확대 실험과 급축소 실험, 90° L-bow 실험에서는 각각의 실험 장치를 유체가 지날 때의 마찰손실을 구하여 보아 지름의 변화나 구부러진 관에서는 에너지가 손실됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 직관의 마찰 손실 측정실험을 통해 별다른 장치가 없더라도 마찰 만에 의하여 어느 정도의 에너지가 손실되는지 알 수 있었다.
각각의 실험에서의 실제 측정값과 이론값이 차이나는 이유는 시간측정이나 부피측정에서의 오차, 또는 실험을 하며 실험기구에서 발생한 열에 의한 오차 등으로 생각된다. 또한, 실험에 사용된 장치가 오랜 기간동안 사용되지 않아 먼지가 쌓이고 이끼가 껴있어 전부 제거하기 힘들어 어느 정도의 불순물이 포함된 물이 장치를 계속 순환하였고, 장치 자체에도 이끼가 끼어있었을 가능성 또한 배제할 수 없다. 오차를 줄이기 위해서는 메스실린더의 유량을 측정하는 과정을 충분히 반복하여 평균값을 구하는 방법을 생각할 수 있다. 또한, 이번 실험에 사용된 장치는 저수조 및 pump를 설치하여 장치 내에서 물을 순환시켜 사용하도록 만들어진 장치였기 때문에, 물을 순환하게 하는 pump에서 발생하는 열을 식히기 위하여 얼음을 넣어주어 온도를 유지시키는 방법을 생각할 수 있다. 또한, 물을 순환하게 하지 않고 같은 온도의 물을 계속하여 공급해주는 등의 방법도 생각해 볼 수 있다.
5. REFERENCE
[1] 화학공학실험 1, 전북대학교 화학공학과, 2010
[2] WWW.NAVER.COM

키워드

종합유체,   벤츄리,   레이놀즈