마찰계수측정실험

소개글

마찰계수측정실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험이론

4. 실험기구

5. 실험방법

6. 실험결과 및 토의

7. 참고문헌 및 사이트

본문내용

있다. 이런 수를 임계 레이놀즈수라고도 한다. 즉 레이놀즈수가 2100이상일 때는 점성력보다 관성력이 유동의 천이를 지배하게 된다. 그래서 레이놀즈수가 클 때는 마찰력의 영향이 적어지므로 난류가 발생, 레이놀즈수가 작을 때는 마찰력의 영향이 커지므로 층류가 발생하게 된다.
일반적으로 산업 환기장치 내의 관내유동은 Re=~의 범위이며 작은경우 Re=3× 정도로 보통 난류유동을 한다. 다만 air filter 나 bag filter 와 같은 장치는 여포에 부착하는 분진 케이크 내의 작은 구멍을 통과하는 유동과 같이 저속 흐름이 존재하는 곳에 서는 층류 유동을 한다.
2) 실험의 오차 및 정확성에 대하여 기술하시오.
- 일단 실험결과에 절대적인 영향을 미치는 유량을 조절하는 과정에서 오차가 예상된다. 아무리 정확하게 유량계를 조절했다 하더라도 눈금을 읽는 과정에서 다소 오차가 생겼을 수도 있고 유량계 내부의 추가 제자리에서 고정되어있는 것이 아니고 약간의 진동이 있기 때문에 어느정도의 오차가 발생되었을 거라 생각된다.
- 수온의 일정하지 않음도 이번 실험의 오차에 작용하였을 것이다. 처음 실험시작시에는 수온변화가 너무 커 정상상태에 도달할 때까지 어느정도 기다리다 시작하였으나 30℃를 넘은 상태에서 시작하였음에도 불구하고 온도는 조금씩 계속 올랐다. 아무리 <표2>를 이용하여 해당 온도에 따른 밀도와 점도를 환산했다 하더라도 온도계가 디지털이 아닌 아날로그식이라 정확한 눈금측정이 어려웠다.
- 아주 소량이었지만 물 저장조와 필터 사이를 연결하는 호스에서 가끔씩 물이 한방울씩 떨어지는 모습을 볼 수 있었는데 이는 시스템이 완전히 밀폐되지 않았음을 의미하는 것이다. 그렇다면 공기의 출입이 있었을 수도 있었다는 것인데 이로인해 압력강하 측정시 오차를 주었을 수 있다.
- 실험시작 전부터 차압변환기에 압력차가 20pa로 표시되어 있었는데 그래서 실험때 나오는 수치에서 20만큼씩을 빼 기록하였다. 하지만 이 수치가 한가지 값으로 고정되지 않고 ±5pa범위내에서 변화하였다. 다소 미약한 수치일수도 있겠지만 분명 오차를 작용시켰음에는 틀림없다.
- 실험 측정치의 마찰계수와, 해당 유량에 따른 <표3>의 환산치로 구한 값들을 이용하여 구한 마찰계수를 비교하여 보았는데 대부분 놀라울만큼 그 값들이 유사, 혹은 일치하였으나 첫 실험만 이상하리만큼 오차가 크게 나왔다. 이는 정상상태까지 기다리는 도중 물의 순환을 원활히 하기위해 유량을 다소 높게 해놓았다가 갑자기 첫 번째 실험인 0.4㎥/min로 줄이고 그 압력차를 쟀기 때문에 이런 결과가 나온 듯 싶다.
3) 실험장치의 개선이 필요할 경우 제안하시오.
- 온도계와 유량계가 아날로그식이 아닌 디지털식 이었다면 보다 더 정확한 측정이 되지 않았을까 생각된다.
- 온도계가 압력강하 측정구간내에 있으면 더 좋지 않을까 싶다. 물론 구간내에 온도계를 설치해도 유량과 압력차에 영향을 주지 않는 방법을 통해서 말이다.
- 차압변환기를 사용함으로써 보다 편리하게 압력차를 측정할수 있지만, 다소 과정이 추가된다 하더라도 측정구간 양쪽에 각각 압력계를 설치하여 직접 그 차를 계산하는방식이 더 정확하긴 할 것이다.
4) 기타 실험에서 발견한 제반사항에 대하여 기술하시오.
- 실험을 통해 얻어진 데이터 값으로 레이놀즈수와 이의 함수로 마찰계수를 도시해 보았는데 층류유동일 경우 유량변화에 따른 마찰계수의 변화가 매우 컸고 난류유동 쪽으로 가면서는 마찰계수의 변화가 작아지는 모습을 확인할 수 있었다. 이로인해 층류유동이 난류유동에 비해 점성의 영향이 더욱 크게 작용한다는 것을 이해할 수 있었다.
한편 이번실험은 지난주 실시했던 이중관 열교환기 실험에 비해서는 계산과정이 수월한 편이었으나 선형보간을 하는 과정이 자주 필요했고 또 밀도, 점도, 유속, 마찰계수 등의 값이 숫자가 많은만큼 틀리지 않기위해 주의를 기울였다. 하나하나 계산기를 두드리다가 너무 오래걸리고 복잡하여 엑셀을 이용하였더니 매우 편리하였다. 지금까지 매우 너무 바보같았고, 엑셀을 자주 활용하여 나도 앞으로 문명의 혜택을 누려야겠다.
7. 참고문헌 및 사이트
- 유체역학 ( 2003년 시그마프레스 발행 Alexander J. Smits 지음 )
- http://blog.naver.com/hl3qmz
- http://blog.naver.com/wawanaege2
목차
1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 실험기구
5. 실험방법
6. 실험결과 및 토의
7. 참고문헌 및 사이트

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기계,   공학,   실험,   마찰계수,   계측 ,   측정