[화학공학]유체마찰손실 실험보고서

목차

■ 실험제목

■ 목 적

■ 이 론
● 직관에서 유체의 표면마찰손실
● 연속의 법칙과 베르누이정리
● 흐름단면의 급격한 확대로 인한 마찰손실
● 흐름단면의 급격한 축소로 인한 마찰손실
● 관이음쇠와 밸브류에 의한 마찰손실
● 유량측정장치에 의한 마찰손실

■ 실험기구 및 방법

■ 결과 및 고찰

■ Reference

본문내용

및 U자관 마노미터를 설치한다.
② 불순물 및 공기를 제거한 장치에 미지의 시료를 주입한다.
③ 유체를 관에 흘려서 U관 마노미터를 읽는다.
④ 구한값 R로써 △P(P1-P2)를 구한다.
⑤ 이론치 △P를 구하고 페닝의 식으로부터 관로마찰 손실 F를 구한다
⑥ 실험치 : 베르누이의 식으로부터 실험치 F값을 구한 후 비교한다.
관 부속품 및 밸브등의 계수
관부속품 및 밸브
Le/D
관부속품 및 밸브
Le/D
45 엘보우
12
90 엘보우(표준곡선)
32
90 엘보우
26
90 직각 엘보우
69
크로스
50
티(tee)
60~90
유니언, 카플링
0
게이트 밸브(전개)
7
게이트 밸브(3/4개)
40
게이트 밸브(1/2개)
200
게이트 밸브(1/4개)
400
글로브 밸브(전개)
300
앵글 밸브(전개)
170
수량계
300~600
■ 결과 및 고찰
● 결과
유속(u) = = 0.7883
압력손실(p) =
레이놀즈 수 () =
마찰계수(f) =
상당길이(L) =
마찰손실 (F) =
관길이(m)
0.178
0.976
45 엘보우(Le/D)
글로브 밸브(Le/D)
게이트 밸브(Le/D)
(Le/D) or (L/D)
29.66
162.67
15
300
7
높이(m)
0.075
0.66
0.287
0.084
0.144
압력손실(kg/)
732.89
6410.35
2804.53
820.84
1407.149856
레이놀즈(무차원)
5293.40
5293.40
5293.40
8822.34
8822.336269
마찰계수(무차원)
0.047
0.04731
0.047
0.0788
0.07884552
마찰손실(무차원)
1.74
9.56
0.882
29.4
0.686
● 고찰
이번 실험에서 우리는 유체마찰 손실의 개념에 대해 확인할 수 있었다. 실험은 비교적 간단하였고 Pipe의 관의 직경 변화에 따라서는 관이 직경이 커질수록 마찰계수가 증가하는 것을 알 수 있다. 만약 관의 직경이 일정하다고 하면, Reynolds Number가 증가할수록 마찰 계수가 감소하는 것을 알 수 있다. 실험에서 Pipe의 유속의 증가에 따라 수두 손실이 증가하여 Pipe의 마찰계수가 증가가 현상을 나타내었다. Gate valve, 90°elbow는 유량증가에 따라 마찰계수가 증가하였으며 확대, 축소손실은 유량감소에 따라 압력손실과 마찰계수가 증가한다는 사실을 보였다.
또한 비압축성 유체일 때는 Reynolds 수가 증가할수록 수두손실의 차가 커진다는 것은 층류일 때보다 난류일 때 손실의 차가 커짐을 알 수 있었다. 이번 실험에서 중요한 점은 실험을 시작하기 전에 마노미터를 수평으로 유지시켜야하고 또 다른 주의 할 점은 측정하기 전에 마노미터에 연결된 호스의 내부의 공기를 꼭 제거해야 한다. pipe에 공기가 들어갈 수도 있으므로 압력차 측정 시 밸브를 열어 공기를 제거하였다.
실험의 결과를 통해 난류의 마찰계수를 구하기위해서 그래프를 이용하였다.
실험은 관이나 관부속품등에 이동하는 유체의 유속변화에 따른 유체의 손실되는 에너지와 마찰로 인한 압력차를 사용해서 구한 마찰계수와 유체의 특성인 Reynolds 수와 비교하였다.
전체적으로 유속이 증가하므로서 수두손실이 증가하였고, 관의 부속품의 영향으로 수두손실이 증가하였다.
■ 참고문헌
1. 단위조작 / Mc cabe. Smith Harriot / Mc Graw Hill / 2005. 3.30 / P287～288
2. 열전달과 응용 / KIRK D. HAGEN원리 / 동명사 / 1999. 8. 10 / P20～22, P626～632
3. 열전달 / Yanus. A. Cengal / Mc Graw Hill / 2003.12.25 / P58～59

키워드

손실,   밸브류,   베르누이,   표면마찰,   관이음쇠,   화공,   유체,   결과