벤추리미터 실험 레포트

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벤추리미터 실험 레포트

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분류하고, 다른 기체, 즉, 공기 같은 것은 압축시 부피가 줄어 들어 압축성(compressible) 유체라고 한다.
Venturi meter: 벤츄리 미터는 얇은 목을 가진 튜브 이고, 이것은 속도를 증가 시키고, 압력을 낮춘다. 벤츄리미터는 파이프 라인에서 압축성과 비압축성 유체의 유량을 측정하는데 사용 된다.
3. 실험 이론
비 압축성 유체가 그림과 같이 축소0확대관을 통해 흐를 경우 유체의 속도, 압력 등에 변화가 일어난다. 점1에서의 단면적을 a1, 점 2에서의 단면적을 a2, 임의의 점 n에서 파이프의 단면적을 an이라 하고 각 점에서의 piezometer tubeso의 액 높이를 h1, h2, hn이라 한다.
파이프 길이에 따라 에너지 손실이 없고 속도수두 및 piezometer head가 전단면을 통해 일정하다고 하면 bernoulli방정식에 의해 다음식이 성립한다.
----(1)
여기서 u1,u2,un,은 각각 단면 1,2,n 에서의 유속이다.
연속 방정식에 의하면
----(2)
이때 Q는 체적유량속도이다.
식 (1)의 u1에 식 (2)를 대힙하면
따라서
----(3)
실제로는 단면 1,2 간에 에너지 손실이 일어나고, 속도가 일정하지는 않게 된다. 따라서 실제 Q값은 식(3)으로 계산한 계산치보다는 작으며 식(3)에 의한 유량 속도의 계산 값은
이고, 실제 유량 속도 값은 식 (4)로 주어진다.
여기서 C를 Venturi계수라 하며, 실험으로부터 구할 수 있다.
(문헌치: )
유로에 따라 일어나는 압력구배는 이상적인 조건하에서는 식 (1)에 의해 다음과 같이 나타낼수 있다.
이를 실험에 의한 계산치와 비교하기 위해서 을 축소부(throat)의 속도의 함수로 나타내면
또 식 (2)의 연속식을 써서 나타내면
로 되어, throat 부분의 속도를 측정하여 관의 길이에 따른 압력구배를 수두차이에 의해 나타낼수 있다.
4. 실험준비(장비 및 시료)
이번 실험에서는 필요한 장치가 venturi meter 이다. 우리가 하는 시료는 물로 한다.
5. 실험방법
(1) 공급부 밸브 및 유출부 제어 밸브를 열고 장치 내에 물을 수 초간 통과시킨다.
(2) 유출부 제어 밸브를 점차 닫아 piezometer 수위가 상승 되도록 한다.
(3) 적당한 수위에서 공급부 밸브 및 유출부 제어 밸브를 닫아 Venturi내에 정지상태의 물의 수두(높이)를 측정(조정 나사 이용).
(4) 두 밸브를 서서히 열어 개폐정도에 따른 유량속도 및 수두차이를 각각 측정한다.
(5) Venturi meter의 수위 차에 의한 유량계산과 수위차로부터 계산한 유량을 서로 비교하여 유량계수를 구한다.
(6) 밸브를 이용하여 유량을 달리하고 3~5 번 반복한다.
< Venrturi부의 dimension과 piezometer tube 위치 >
piezometer
관 No. n
단면의 직경
dn[mm]
d2 / dn
(A2/An)2
(A2/An)2-(A2/An)2
A(1)
26.00
0.615
0.144
0.000
B
23.20
0.690
0.226
-0.082
C
18.40
0.869
0.575
-0.431
D(2)
16.00
1.000
1.000
-0.856
E
16.80
0.953
0.830
-0.686
F
18.47
0.867
0.565
-0.421
G
20.16
0.787
0.400
-0.256
H
21.84
0.730
0.289
-0.145
J
23.53
0.680
0.215
-0.071
K
25.24
0.633
0.168
-0.024
L
26.00
0.615
0.144
0.000
6. 주의사항
너무 과도한 유량이 벤츄리 미터로 흐르는 경우, 공기가 모두 빠져나올 수 있으므로 유량조절밸브의 작동 시 주의하여야 한다.
특히, 액주관의 공기로 찬 벤츄리 미터 실험에서 공기가 다 제거되어 물로 차면 실험이 수행될 수 없으므로 수위 차를 인식할 만큼의 공기를 액주관 내에 남도록 하여야 한다.
벤츄리 미터가 수평이 되지 않으면 올바른 수위차를 읽을 수 없으므로, 읽을 때 마다 수평을 확인한다.
유량을 관측할 때마다 유량측정 탱크 내의 물을 비워서 유량측정 탱크가 넘치지 않도록 조심한다.
7. 참고문헌
[화학공학실험2] 부산대학교 화학공학과
[적중 화공기사] BM성안당
[단위조작 6th]
http://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_effect
http://www.efunda.com/formulae/fluids/venturi_flowmeter.cfm

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