유량 측정 실험

소개글

유량 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

이론배경
실험방법
실험 데이터
결론

본문내용

에서 를 소거하면 축류부에서 평균 유속 는
····(5)
그런데 실제로는 오리피스에서도 마찰 손실이 있으므로 속도는 보다 작을 것이다. 또, 단면적 A2와 A0는 엄밀히 말해서 다르다. 따라서 오리피스에서의 유속 u0를 구하기 위해서는 이들을 종합하여 고려한 유출 계수(discharge coefficient) C0를 사용하여 보정해준다.
····(6)
유출 계수는 일반적으로 오리피스에서의 레이놀즈수()와 개구비의 함수가 되며 이 관계를 예리한 오리피스에 대하여 그림에 나타내었다.
오리피스 계수
(Re.No.)가 30,000을 넘으면 Co는 약 0.61 의 일정한 값이라는 것을 알 수 있다. 한편 오리피스에 설치된 마노미터 읽음(manometer reading)이 R 이라면 압력차(Δp)를 구하여 식
Δp
=
Pa - Pb
=
(
g
)
Rm
(
ρa-ρb
)
gc
에 적용하면
·····(7)
이 된다.
여기서 ρA는 마노미터 유체의 밀도[kg/m3], ρB는 흐르는 유체의 밀도[kg/m3]이다. 오리피스에서의 유량 Q0[kg/m3]는 다음 식으로 구할 수 있다.
····(8)
4. 실험장치설명
위의 실험 장치는 유량공급 장치로써 실험 관로로 물을 통과 시키면서 관로를 통한 흐름의 관마찰측정 실험, 유량측정 실험등 연속방정식, 베르누이 방정식에 관련된 모등 실험을 할 수 있다. 관로 내의 흐르는 유체의 현상을 마노메타에 의하여 측정 가능하다.
5. 실험방법
오리피스와 벤츄리를 사용하여 차압을 여러 유량조건에 대하여 측정하고 실험장치의 매뉴얼 또는 text
book에 제시된 유량계수를 사용하여 유량을 결정하고 역시 float type 유량계의 읽음과 비교한다. 만약
일치하지 않는다면 float type 유량계의 읽음으로부터 본 장치의 오리피스와 벤츄리 미터의 유량계수를
계산한다.
7. 분석 및 고찰
이번 실험은 오리피스한번 벤츄리 한번 측정하면 끝나는 실험이라 실험 자체는 매우 쉽게 금방 10분도 걸리지 않아 끝낼 수 있는 실험이지만 결과 분석은 의외로 오래 걸린 실험이 되었다. 두 장치간의 차이를 알아보기 위해선 여러 번의 여러 조건으로 실험을 해봐야 정확한 값을 얻을 수 있겠지만 각 조건마다 딱 한 번씩만의 실험으로 결과를 도출하는데 있어서는 정확도가 떨어진다. 유로에 제한 장치를 설치함으로써 유체의 압력변화를 일으켜 그 차이를 측정하는 공통점을 갖고 있고 오리피스는 벤츄리와는 형상의 차이로 인한 수축계수가 크게 작용한다는 것을 알 수 있다. 벤츄리는 유량계수의 변화가 거의 없는 것이 특징이고 오리피스는 차단(방해) 장치 때문에 유량계수가 벤츄리보다는 작게 나와야 한다. 실험 측정 결과 역시 미비하지만 오리피스가 작은 값이 나왔다. 벤츄리의 경우 Reynolds 수가 증가함에 따라서 유량계수도 증가하는 이론적인 배경이 있었지만 실험으로 확인해보지 못해서 안타까움이 남았다. 시간도 많고 측정법도 간단하여 유량의 변화를 주어 수차례 측정 했더라면 좀 더 통일성 있고 신뢰가 가는 데이터를 구축할 수 있었을 것이다. 반대로 오리피스의 경우 Reynolds 수가 증가함에 따라 유량계수 값은 감소하는데 이 역시 이론적인 지식일 뿐 실험을 통해 확인해보지는 못하였다.
오리피스가 벤츄리보다 가격과 사용면에서 용이하지만 그에 비해 손실이 많다는 것으로 인해 유체가 유출 될 때 단면의 현상과 크기가 어떤 영향을 줄 수 있는지 알 수 있었다. 또한 유량이 커짐에 따라서 유속이 빨라진다고 짐작했을 때 Reynolds 수가 점점 커진다는 것도 다시 확인할 수 있었다.
매주 실험을 거듭할수록 다시금 유체역학적 지식과 실험을 통하여 실력 배양을 해나가는 과정이 뿌듯하지만 이론적인 배경과 실험이 일치 하지 않았을 때에는 마냥 장비의 노후와 곳곳에서 보이는 누수와 여러 가지의 오차의 원인으로 돌리고 싶었지만 오히려 완벽하게 딱 들어맞는 것 보단 이러한 시행착오와 에러 발생을 경험하는 것이 나 자신과 팀원들에게 더 큰 프로젝트나 임무를 수행하는데 있어서는 더할 나위 없는 약이 될 것이라고 확신한다.
6. 실험결과 Data
실험번호
계 측 치
계 산 치
교 경
압력계
온도계
면 적
유량계
직 경
MANOMETER
차 압
유 량
점 도
Reynolds 수
유량계수
역 립
1
11.6
1.72
15
1
35.7
61
61
11.2760
98253459
0.0271
2
10.88
1.72
15
1
78
91
91
11.2664
44931567
0.0252
1. Venturi
2. Orifice

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