관로유동손실-열유체공학실험

소개글

관로유동손실-열유체공학실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적 및 개요
2. 이론
2.1 직관 내의 유동손실
2.2 단면적이 급확대 및 급축소하는 관에서의 유동손실
2.3 곡관에서의 유동손실
2.4 밸브에서의 유동손실
2.5 압력 손실 측정 원리
3. 실험

3.1 실험장치
3.2 실험방법
4. 실험 데이터
5. 보고서 작성

본문내용

횟수
수리실험대
Globe Valve
시간
수조량
유 량
수은 액주
액주차
손실 수두
속도
손실계수
[실험]
sec
Liter
Qw
[L/sec]
hg1
[mm]
hg2
[mm]
x
[mm]
hL
[mm]
V
[m/s]
K
1
1,34,70
15
0.158
310
295
15
189
1.07
3.239
2
1,11,12
15
0.211
315
285
30
378
1.43
3.627
3
54,84
15
0.274
327
275
52
655
1.86
3.716
▣ 관 규격 : 012.7mm
▣ 손실수두
⇒
1.
2.
3.
▣ 손실계수
⇒
1.
2.
3.
▣ 벨브의 종류와 특징
- 밸브 : 유체의 흐름을 단속하거나, 유체의 흐름방향을 바꿀 때 또는 유체의 압력을 조
절할 때 사용하는 기계요소
① 글로브 밸브 (globe valve)
- 차단밸브로서의 글로브 밸브
: 일반적으로 스톱 밸브라고 말하는 밸브는 소형의 글로브형 차단밸브 배관계통의 Main
Flow가 아닌 계장용의 관말(Instrument Root Valve)이나 배기배스관말(Vent & Drain Valve)
에 쓰이는 밸브들이 이에 속함.
글로브 밸브는 게이트 밸브의 운전상의 여러 문제에 대하여 상당히 양호한 대책이 될
수 있는 차단용 밸브로 선정될 수 있으나 압력손실은 상당히 큼.
- 유량제어 목적으로서의 글로브 밸브
: 글로브 밸브는 유량제어의 목적으로 현재 가장 많이 채택하고 있는 밸브형식.
그 이유는 유체의 운전조건에 맞도록 내부형상을 설계 할 수 있는 구조이고, 다른 밸
브와 비교 시 상당히 높은 유체흐름 저항을 갖고 있기 때문에 유량제어에서의 문제인
저 유량 제어 시 또는 저 개도 운전시의 cavitation이나 소음문제에 대하여 능동적으로
대처할 수있기 때문. 또, 수많은 연구 자료와 설계, 제작 및 설치 운전의 경험이 풍부
하여 자문을 많이 받을 수 있기 때문.
글로브 밸브는 원모양의 밸브 본체를 갖추고, 출입구의 중심선이 일직선상에 있으며, 유체 흐름은 밑에서 위로 흐르는 S자 모양이 되는 밸브. 구조로서 단좌형, 복좌형 밸브
및 케이지 밸브가 있으며, 유체 방향을 변경시켜 유체 압력손실이 크고 와류 현상이
일어남. 따라서 압력손실이 문제가 되는 저압의 유체에는 적합치 않으며 같은 구경일
지라도 게이트 밸브에 비해 무겁고 가격이 비싼 단점을 가짐
② 체크 밸브 (check valve)
- 체크 밸브는 배관계통 구성에 있어서 계통의 운전 상태에 따라
자력으로 계폐하는 유일한 밸브.
- 따라서 다른 밸브와는 달리 한번 설치하면서 유지, 보수 등의 문제를 간과하기 쉬운
벨브이므로 최초선정에 주의를 요함.
- 체크 밸브 선정에 있어서 무엇보다도 중요한 것은
밸브에 있어서 압력 강하량의 크기문제,
체크밸브 사이의 유체흐름 속도의 문제,
밸브의 설치 위치와 누설한계
등의 문제 및 계통 특성상 체크밸브의 닫힘 시간의 문제를 고려한 후에 체크밸브의
형식을 결정.
- 계통의 운전특성에 따라 각기 다른 형식의 체크밸브가 필요하기 때문에
밸브를 올바르게 선정.
③ 안전벨브 (safety valve)
- 유체가 일정압력 이상으로 압력이 증가 시 자동으로 열리게 되어 배관 및 장치의 안전을 보전하는 밸브.
- 안전벨브의 사용용도
보일러, 가열기, 압력용기, 가스용기 및 배관용으로 사용됨.
- 안전벨브의 작동원리
1) 보일러, 가열기, 압력용기, 가스용기, 배관등에 이상압력 발생됨
2) 안전밸브 본체내의 입구 측 압력증가
3) 안전밸브 본체내의 압력증가로 스프링이 상승함
4) 설정압력 이상시 안전밸브가 자동으로 열리며 유체가 배출됨
5) 유체가 배출되어 압력이 강하하면 자동적으로 안전밸브 닫힘
④ 볼밸브(ball valve)
- 프러그 밸브의 유사
- 볼 자체가 후로팅되어 있는 것을 생각하면 구형 볼밸브라고 정의할 수도 있음.
- 나머지 모든 운전동작이나 기밀유지의 형식, 구성상의 특징등이 프러그 밸브와 같음
⑤ 버터플라이 밸브(Butterfly valve)
- 게이트밸브에 비하여 60~70% 정도
- 볼 밸브나 프러그 밸브에 비해서도 20%이상 가볍다.
- 또 밸브의 무게중심의 볼 밸브와 같이 배관 중심선과 거의 일치함으로 배관계의 구조를 보다 건전하게 함.
- 물론 밸브의 구성부품수도 적기 때문에 제작도 용이
- 밸브 구경 대비 가격도 저렴
⑥ 스윙체크밸브(SWING CHECK VALVE)
:스윙체크밸브의 운정특징은 힌지핀을 중심으로 디스크가 유체의 흐름량에 따라 디스크가 열림으로 밸브가 개방되고, 유체가 정지함에따라 밸브 추구특의 압력과 디스크의 무게에 의해 닫히는 구조.
5) 실험에 대한 고찰을 서술하라.
이번실험을 통하여 관내를 흐르는 유동에는 마찰, 급격한 면적 변화 등에 의해 손실이 발생한다는 것을 알게 되었다. 그리고 유체역학 시간 때 배운 이론을 통해 여러 종류의 손실을 구할 수 있었고 실제 Moody Chart를 통해 구해볼 수 있었다. 또한 현장에서 어떤 유체를 한 장소에서 다른 장소로 이송하는데 파이프를 이용하는 경우에 관의 직경, 길이 그리고 이를 구동할 펌프, 송풍기 등을 설계하는데 이러한 유동 소실을 파악하는 것을 생각해봤다. 그리고 유입되는 양에 비해 실험값이 이론값보다 실제 더 손실되는 것을 볼 수 있었다. 이것은 오차에서 비롯되는데, 이러한 오차가 발생한 이유는 눈금을 눈으로 읽으면서 발생하는 측정오차, 계산하는 과정에서 유효숫자로 인한 오차, 유동이 파이프 내에서 완전히 발달하지 안아 기포등으로 인한 오차이다. 저유량일 때 보다 고유량일 때 손실이 작아지는 것을 볼 수 있는데 이는 유체의 속도가 빨라지면서 파이프 내의 유동이 발달하면서 기포가 생기는 것이 줄어듬으로서 손실이 적어지는 것 같다. 이론시간에 배운 내용을 실험을 통해 자세히 알 수 있어서 좋았고, Moody Chart에 대해서 다시 한번 공부할 수 있는 계기가 되었다. 그리고 관로 내의 유동 손실은 주위에 둘러보면 일상생활이나 산업현장, 석유를 운반하는 등 여러 분야에 밀접하게 활용되면서 매우 중요히 다루어지고 있고, 고려되는 부분임을 알 수 있었다.

키워드

열유체공학실험,   공학,   실험,   기계과,   기계,   역학