레이놀즈 넘버 레포트

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 문제 풀이
6. 실험 결과
7. discussion
8. reference

본문내용

안정한 흐름형태가 아니며 또 어떤 외부교란이 없으면 난류로 바뀌지도 않기 때문이고, 관 벽이 거칠거나 장치에 아주 작은 진동이 있으면 난류로 전이하며, 이 영역에서는 흐름이 층류 또는 난류이고 압력강하는 두 배 달라질 수도 있기 때문이다.
특히, 혼합류, 난류 구분이 어려웠는데, 이와 같이 차이가 발생하는 이유는 유속을 조금씩 증가시키면서, 육안으로 층류와 난류를 구분하는 시점을 찾아야 하기 때문이다. 또한 이 실험을 위해서는 일정한 head가 걸려야 하는데 수면의 높이를 일정하게 유지하는데 많은 어려움이 있었다. 일정한 압력을 유지하기 위해 수면이 구멍 사이로 약간 넘칠 정도를 유지하라고 했지만, 유량에서의 변화 때문에 실험에 사용하는 수도관의 수압에 변화가 생겨서 수면의 높이에 변화가 생길 수밖에 없었다.
또한 단면적이 실험장치에 적혀 있는 것이 아니라 우리가 직접 측정해야 하는 어려움도 있었다. 이 때 우리는 관 안의 지름은 측정할 수 없었고, 단지 실을 이용해서 관 밖의 둘레를 재서 관의 단면적을 어림잡아 계산했기 때문에 Reynolds No.가 정확하리라는 보장도 없었다. 또한 이 실험에서는 수조의 온도가 모두 일정한 것으로 가정을 하였지만, 실제로 잉크가 있는 곳과 물의 도입부에서의 온도차이는 존재할 것이다. 그리고 두 가지 물질이 혼합되면서 밀도차이도 발생할 것으로 생각된다. 이러한 경우 유속의 증감이 발생할 수 있다.
잉크(메틸렌 블루)의 용해로 인해서 층류, 난류 구분이나 유속에 영향을 줄 수 있는 것도 오차의 원인으로 고려할 수 있다. 그러나 가장 큰 오차의 원인으로 생각되는 것이 유량 측정의 부정확성이다. 유량을 측정할 때 초시계와 그 때 흘러나오는 부피를 메스실린더로 측정함으로써 유량을 측정했는데, 실제로 부정확하게 하는 바람에 그것이 정확한 유량이라고 말할 수 없다. 메스실린더에 유체가 콸콸 쏟아지면서 500ml의 부피의 물이 쏟아지는 데 걸리는 시간을 측정하는데 있어서 부피의 정확성도 전혀 없었고, 시간 또한 정확하리라는 보장이 전혀 없었다. 실험장치의 개선이 절실히 필요함을 느낀 부분이었다.
다시 한번 정리하자면, Reynolds No.를 계산하는 데에 사용한 Data들이 잘못되어 오차가 발생하였을 경우이다. 그 요인으로는, 관의 직경을 정확히 측정하지 못한 점과 물의 온도를 재지 않고 25℃로 가정한 점, 메스실린더로 유량을 측정할 때 시간을 정확히 측정하지 못하였을 수도 있는 점 등을 들 수 있다. 특히, 시간측정의 부정확성이 가장 큰 오차를 만들어낸 요인이라 추측한다.
또한, 물이 흐르는 관이 약간이나마 기울어져 있는 것을 알 수 있었다. 왜냐하면 잉크들이 관의 아래쪽에 가라앉는 현상을 목격하였다. 실제 측정결과로도 관이 약간 기울어져 있음을 알 수 있었다. 그리고 이 실험 장치를 개선하기 위해서는 유량을 재고 타이머로 시간을 재기보다는 물이 나오는 관의 출구에 센서를 달아서 좀더 확실하게 유속을 재야한다고 본다. 유량도 확실한 부피를 구한 것 같지는 않다. 또한 실험장치 자체에 관의 길이, 직경 등의 제원이 부착되어져야 한다고 생각한다.
8. reference
-Lab Manual and Text for Chemical Engineering (Fluid Mechanics)
-Fluid Mechanics For Chemical Engineers 2nd Ed. Noel de Nevers McGrawHill
-핵심 유체역학 공학박사 박용호 저, 진영사
-Unit Operations of Chemical Engineering 5thEd. McCabe McGrawHill
-유체역학 기초 실험, 모양우 외, 조선대학교 출판부
-유체유동 Rolf H. Sabersky, 범한서적
-분체공학 강석호, 희중당
-W. L. McCabe, J. C. Smith and P. Harriott, "Unit Operations of Chemical Engineering", 5th, ed, McGraw-Hill, 1991, p.33, 42, 77, 78 (희중당 번역판)
- Hinze, J.O.. Turbulence, 2nd ed., McGraw-hill, New York,1975.
- Schlichting, H. Boundary Layer Theory, 7th ed., McGraw-Hill, New yo가.1979
- Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6th ed., Robert H.Perry, Don Green

키워드

화학공학,   화공실험,   화학공학실험,   레이놀즈 넘버,   층류,   난류