유체관로의 손실실험(주손실, 부손실)

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목차

1.실험목적

2.관련이론

3.실험장치 및 방법

4.실험결과 및 검토

5.결론

6.참고문헌 및 목록

본문내용

10 - 11), 급속 확대 (11 - 12)의 수두차를 다관 Manometer에서 읽는다. 유량을 변화 시키면서 여러번 반복한다.
3.2.2 관 부속품
실험장치는 Fig. 4 와 같고 각부의 치수는 Table 5 와 같다. 먼저 펌프 전원을 올린다. 고수조에 물을 채우고, 밸브 , , , , , 을 모두 완전히 연다. 기포를 제거한다. 다음으로 밸브 , , , 를 완전히 열고 밸브 , 로 유량을 조절한다. 위치 1,2,3 의 수두를 다관 Manometer 에서 읽는다. Elbow일때에는 밸브를 , 만 열고, 다른 밸브는 잠근다. 그때 8,9 의 수두차를 읽는다. 유량을 변화 시키면서 여러번 반복한다.
Fig. 4 Pipe loss test system
Table 5 Dimension of pipe
위치
관의 직경
관의 길이
위치
관의 직경
관의길이
6 ~ 7
36.5mm
830mm
9 ~ 10
36.5mm
1100mm
17~18
28.0mm
1190mm
10 ~ 12
16.0mm
460mm
22 ~ 23
20.8mm
1190mm
12 ~
36.5mm
480mm
4. 실험결과 및 검토
4.1 주손실 실험
Darcy-Weisbach식에 의하여
h sub L~ = ~ f· l over d · v^2 over 2g
(16)
수평 파이프일때 베르누이 방정식에 의해
{V sub 1}^2 over 2g ~+~ P sub1 over gamma ~=~ {V sub 2}^2 over 2g ~+~ P sub 2 over gamma ~+~ h sub L
(17)
따라서 식은 다음과 같이 된다.
h sub L~= ~P sub 1 over gamma ~-~ P sub 2 over gamma =~ h sub 1 - h sub 2 ~=~ DELTA h
h sub L ~=~ DELTA h
: 손실수두 (18)
V = Q over A = 4Q over d^2
f= 0.3164 over R_e^0.25 (단, R_e <= 10^5 )
(19)
Table 6 Date sheet of experiment
구 분
Q
(m3/h)
Q
(m3/s)
V
(m/s)
h
(mm)
f
Re
1
d=36.5㎜
l=830㎜
1.5
0.000417
0.398
6.5
0.0288
1.45
TIMES ~10~^{ -4 }
2.15
0.000597
0.571
8.5
0.0263
2.08
TIMES ~10~^{ -4 }
2.5
0.000694
0.663
13.8
0.0254
2.42
TIMES ~10~^{ -4 }
2
d=28.0㎜
l=1190㎜
1.5
0.000417
0.668
28.6
0.0252
2.47
TIMES ~10~^{ -4 }
2.15
0.000597
0.970
53.7
0.0231
3.54
TIMES ~10~^{ -4 }
2.5
0.000694
1.128
69.8
0.0222
4.12
TIMES ~10~^{ -4 }
3
d=20.8㎜
l=1190㎜
1.5
0.000417
1.227
117.8
0.0218
4.48
TIMES ~10~^{ -4 }
2.15
0.000597
1.758
220.1
0.0199
6.42
TIMES ~10~^{ -4 }
2.5
0.000694
2.042
286.0
0.0191
7.46
TIMES ~10~^{ -4 }
Fig. 5 diagram of Q - Re
Fig. 6 diagram of Q - f Fig. 7 diagram of Re - f
4.2 부손실 실험
부손실로 인한 손실계수 K에 관한 식은 다음과 같다.
h sub L ~=~K V^2 over 2g~ =~ f L_e over d V^2 over 2g
(20)
위식에서 Le와 d는 각각 등가(상당)길이와 수력직경을 의미한다.
Table 7 Loss for pipe contraction and expansion
Q(㎥/h)
Q(㎥/s)
h12( 10-2m)
k
kth
h23( 10-2m)
k
kth
3.5
3.5
66
0.554
0.4
13
0.11
0.7
3.0
3.0
64.5
0.737
0.4
12
0.137
0.7
2.5
2.5
56
0.922
0.4
10
0.165
0.7
2.0
2.0
48
1.23
0.4
7
0.18
0.7
Table 8 Loss for pipe accessory
구 분
Tee
Elbow
Q(㎥/h)
Q(㎥/s)
h12( 10-2m)
k
kth
h23( 10-2m)
k
kth
3.5
9.72
4
0.91
1.0
0.5
0.11
0.3
3.0
8.33
2.5
0.773
1.0
0.3
0.093
0.3
2.5
6.94
1.2
0.535
1.0
0.2
0.09
0.3
2.0
5.56
0.5
0.346
1.0
0.1
0.07
0.3
Fig. 8 diagram of Q -
h_{ L }
Fig. 9 diagram of Q -
h_{ L }
5. 결 론
관 마찰 계수와 레이놀즈 관계를 유체역학시간에 배웠다. 레이놀즈 수의 증가(즉 직경 또는 유속의 증가)가 마찰계수를 감소시킨다. 실험을 보면 조금의 오차는 있어도 속도가 증가함에 따라 마찰계수가 감소하는 것을 알 수 있다. 유량(면적*속도)이 증가하면 마찰계수가 작아 지는 것을 알수 있었다. 또한 급격수축관 보다는 급격확대하는 관에서 손실이 더크다는 것을 이론과 일치함을 알 수 있었다. 마찰계수는 같은 유량에 대해서 단면적이 작을수록 작아졌고, 같은 면적에 대해서는 유량이 클수록 작아졌다. 수두손실 높이는 유량이 증가할수록 커졌다. 실험 결과 값을 정리하면서 유체 역학에서 배운 내용을 다시 확인하고 단면적 ,유동의 속도 ,유량이 마찰계수에 어떻게 영향을 끼치는지 알 수 있었다.
6. 참고문헌 및 부록
Yusangsin. Baesincheo. Seosangho., 2000, "Introduction to Fluid Mechanics, " Fifthth edition, Scitech, pp.343~344.
Yusangsin. Baesincheo. Seosangho., 1994, "Introduction to Fluid Mechanics, " Fourth edition, Hee joong dang, pp.406~408

키워드

유체,   주손실,   부손실,   관로손실,   실험,   손실