관마찰 실험 보고서

소개글

관마찰 실험 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험원리

3. 실험장치 및 준비물

4. 실험방법

5. 실험결과 및 고찰
5.1 실험결과
5.2 고찰

본문내용

1. 실험목적
비압축성 유체가 관을 통하여 흐를 때 직관의 유량과 관마찰 손실계수를 구하고, 곡관에 의한 손실계수에 대하여 조사한다.
- 직관의 유량 및 마찰손실 계수 측정
- venturi, orifice관 유량과 손실계수 구하기
2. 실험원리
이 실험은 펌프를 이용해 물을 회로에 공급하고 공급되는 물은 회로를 지나 계측수조로 되돌아온다. 계측수조는 유량에 따라 레버식으로 되어 있는 수동 변환 밸브를 이용하여 수조를 사용할 수 있도록 되어 있다. 이상적으로 마찰이 없는 관이라면 유체인 물이 그대로 관을 통과해서 측정하는 속도와 높이가 일정하겠지만, 이 실험을 통해서 마찰이 있는 관에서 물을 흘려 각각 직관과 오리피스, 벤츄리에서의 압력에 따른 수은 액주의 높이차를 읽고 시간을 재어 관마찰계수와 손실계수를 그리고 그래프를 이용하여 비교한다.
3. 실험장치 및 준비물
유동화 실험장치 (관마찰 실험장치), 20kg의 추, 관을 지나는 유체 (물), 편흡입보류트 펌프, (관 안의 유체를 순환시켜주는 역할), 초시계 (stop watch)
<그림 1>
<그림 2>
<그림 3>
4. 실험방법
1) 유동화 실험장치의 전원을 연결하고 펌프를 구동시킨다.
2) 직관과 오리피스, 벤츄리의 관을 통해서 물을 흐르게 한다.
3) 수은액주계의 액주차가 0이 되도록 조절한다.
4) 물이 나오는 밸브를 바퀴수를 생각하며 돌리며 연 다음에 일정량의 물이 나오게 한다.
5) 20kg의 물이 나올 때 까지 초시계로 그 시간을 측정한다.
6) 직관과 오리피스, 벤츄리에서의 액주차를 읽는다.
7) 20kg이 된 물을 버리고 먼저실험보다 밸브를 여는 바퀴수를 적게 하여 속도를 작게 한 다음 앞의 실험을 반복하여 액주차를 읽고 시간을 측정한다.
8) 4번 더 속도를 줄이면서 실험을 반복하여 값을 기록한다.
9) 공식을 이용하여 관 마찰계수와 유출계수를 구하고 선도를 그린다.
5. 실험결과 및 고찰
5.1 실험결과
▶ 각 관의 측정한 높이
초기액주높이(mm)
측정액주높이(mm)
직관
466
492
489
487
483
479
오리피스
504
35
93
134
202
287
벤츄리
524
361
385
399
422
450
<표 1>
▶ 직관





▶오리피스





▶ 벤츄리





5.2 고찰
▶ 직관에서의 실험
직관
(kg/s)
Test 1
1.4378
58126.9
0.03315
Test 2
1.3698
55369.3
0.03232
Test 3
1.265
51136.1
0.0346
Test 4
1.1621
46982.8
0.03318
Test 5
0.9832
39743.0
0.03546
<표 2> <그래프 1>
: 직관에서의 관 마찰계수는 대체적으로 일정한 값을 보였다. <표 2>로부터 물이 흐르는 속도를 다르게 하여 질량유량이 변함에 따라 레이놀즈수도 변하였지만 마찰계수는 최소 0.0232에서 최대 0.03546까지 약 0.012정도의 차이가 있었다. 이것으로 관을 흐르는 유체의 속도를 다르게 하여도 관 마찰계수는 일정하다는 것을 알 수 있다. 조금 더 정확한 실험을 위해서는 측정 시에 수은주의 높이차를 읽을 때 계속 수은주의 높낮이가 흔들려서 평균값으로 읽었기 때문에 주관적인 생각이 담긴 데이터가 들어가 이것이 오차로 남은 것으로 본다.
▶ 오리피스에서의 실험
오리피스
Δ(m)
Test 1
0.938
58126.9
0.57
Test 2
0.822
55369.3
0.58
Test 3
0.74
51136.1
0.56
Test 4
0.604
46982.8
0.57
Test 5
0.434
39743.0
0.57
<표 3> <그래프 2>
: 오리피스에서의 유출계수역시 거의 일정한 값을 보였다. 관 마찰 프린트에 나와 있는
( 0.6)의 값과 비교할 때 약 0.03의 오차가 날 정도로 거의 이론값과 일치하게 나왔다. 여기에서도 레이놀즈수가 변해도 의 값인 유출계수는 일정한 값을 가진다. 앞의 직관과 마찬가지로 측정 시 수은주의 높낮이가 흔들리는 관계로 정확하게 값을 읽을 수 없었던 점, 20kg의 물을 맞출 때의 측정시간오차, 시험기의 노후 등을 오차의 원인으로 볼 수 있다.
▶ 벤츄리에서의 실험
벤츄리
Δ(m)
Test 1
0.326
58126.9
0.83
Test 2
0.278
55369.3
0.85
Test 3
0.250
51136.1
0.83
Test 4
0.204
46982.8
0.85
Test 5
0.148
39743.0
0.84
<표 4> <그래프 3>
: 프린트에 나온 ( 0.90~0.99)와 많게는 0.17까지 오차가나지만 그렇게 크지 않은 오차로 보이고 실험은 제대로 된 것 같다. 20kg에 맞추어 초시계로 시간을 측정하는 과정에서 나는 오차가 질량유량에 영향을 주고 또다시 유출계수 값에 영향을 주기 때문에 질량이 정확하게 맞을 때 시간을 정확하게 재는 것이 오차를 줄이는 중요한 요인이라고 생각된다.
관내의 이물질이나, 부식 등의 시험기의 노후도 오차의 한 원인이 되었을 것이다. 하지만 오차의 가장 큰 원인은 높이차의 부정확한 측정이라고 보여 진다.

키워드

관마찰,   펌프,   실험데이터,   실험보고서,   관마찰 보고서,   실험 결과,   실험 내용,   실험 보고서