유체역학 실험 (유체관로의 손실실험)

소개글

유체역학 실험 (유체관로의 손실실험)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

556
0.23
0.22
0.01
0.531
0.0306
19360.22
2.5
0.000694
0.22
0.21
0.01
0.664
0.0196
24200.28
17번 h
18번 h
2
1
0.000278
0.29
0.275
0.015
0.451
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12618.72
1.5
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0.2
0.14
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0.0233
31546.79
22번 h
23번 h
3
1
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0.21
0.16
0.05
0.817
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16986.73
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0.38
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0.000694
0.54
0.33
0.21
2.044
0.0185
42466.83
* 레이놀즈수는 수온이 20°C 라 가정하고 계산하였습니다.
fig 7. 유량과 수두손실과의 관계 (주손실)
fig 8. 레이놀즈수와 관마찰계수와의 관계 (주손실)
2) 부손실 실험
① 급격축소관
Table 2. 급격축소관 실험 결과표
10번 h (m)
11번 h (m)
K
0.35
9.72 × 10-5
0.318
0.233
0.085
0.484
7.1253
0.55
0.000153
0.546
0.267
0.279
0.760
9.4711
0.75
0.000208
0.68
0.285
0.395
1.036
7.2110
1
0.000278
0.835
0.31
0.525
1.382
5.3911
② 급격확대관
Table 2. 급격확대관 실험 결과표
11번 h(m)
12번 h(m)
K
0.35
9.72E-05
0.233
0.205
0.028
0.484
2.3472
0.55
0.000153
0.267
0.205
0.062
0.760
2.1047
0.75
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0.285
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0.08
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1.4605
1
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0.205
0.105
1.382
1.0782
fig 9. 유량과 수두손실과의 관계 (부손실 - 급격확대 및 급격축소)
③ Tee
Table 3. Tee 실험 결과표
1번 h(m)
2번 h(m)
13번 h(m)
K
0.5
0.000139
0.205
0.21
0.21
-0.005
0
0.133
0.0000
1
0.000278
0.205
0.23
0.21
-0.025
0.02
0.265
5.5678
1.5
0.000417
0.22
0.235
0.23
-0.015
0.005
0.398
0.6186
2
0.000556
0.24
0.255
0.245
-0.015
0.01
0.531
0.6960
3
0.000833
0.277
0.277
0.255
0
0.022
0.796
0.6805
fig 10. 유량과 수두손실과의 관계 (부손실 - Tee)
④ Elbow
Table 4. Elbow 실험 결과표
8번 h (m)
9번 h (m)
K
0.5
0.000139
0.21
0.21
0
0
1
0.000278
0.25
0.25
0
0
1.5
0.000417
0.31
0.31
0
0
2
0.000556
0.36
0.36
0
0
3
0.000833
0.46
0.46
0
0
ig 11. 부손실(Elbow) 에서 8-9번 수두차
이번 실험은 주손실과 부손실을 직접 측정하여 보는 실험입니다. 먼저 주손실은 관수로 의 마찰에 의해서 발생하는데 속도와 위치가 같기 때문에 수두차를 이용하여 측정할 수 있습니다. 유량과 수두손실과의 관계 그래프를 그려보면 유량이 증가할수록 수두손실도 증가함을 알 수 있습니다. 속도를 이용하여 레이놀즈수를 구하고, Darcy-Weisbach 식 을 이용해 관마찰계수를 구하여 레이놀즈수와 관마찰계수와의 관계그래프를 그려보면 서로 반비례함을 알 수 있습니다. 이는 유체역학시간에 배운 Moody 선도와 경향이 일치합니다. 부손실의 경우 유량과 수두손실이 비례함을 알 수 있습니다. 유체가 관부속품을 지날때는 와류가 일어남으로 인해 손실이 발생하는데 유속이 빠를수록 더 크게 와류가 일어나기 때문에 유량이 많아질수록 손실이 많이 발생한다고 생각합니다.
부손실 (Elbow) 실험의 경우 이론적으로는 부손실이 있지만 수두차가 눈으로 식별 불가능하여서 수두차가 0이 되어 부손실이 발생되지 않은 것으로 실험결과가 나왔습 니다. fig. 11 에 수두차를 찍은 사진을 첨부하였습니다.
이번 실험 수행시 오차가 발생한 요인을 적어보았습니다.
① 다관 마노미터를 읽을 때 실험 장치에 가려서 눈의 높이를 정확히 맞출 수 없었 습니다. 이 실험에서 가장 중요한 부분은 수두차 측정이므로, 측정 시 발생한 오차 는 실험 결과에 큰 영향을 끼쳤다고 생각됩니다.
② 실험 초기에 배관에 들어가 있을 공기를 빼는 작업을 하는데 벤추리관의 경우는 공기가 계속 빠지지 않아 하는 수 없이 그대로 실험을 진행하였고, 펌프에서 유입 되는 물에도 간혹 공기가 섞여있었습니다. 일정한 유속을 유지해야 하지만 그러지 못해서 오차가 발생한 것 같습니다.
실험결과의 활용에 대해서
관로 내를 흐르는 유체는 관로의 길이가 길어질수록 발생하는 손실이 커지기 때문에 유체를 긴 관로를 통해서 장거리 수송해야 하는 경우에는 (예를 들면 송유관) 일정길이 마다 펌프 또는 다른 기계를 이용하여 손실을 보상할 만한 에너지를 공급해야 한다고 생각합니다.
5. 참고문헌
No
제목
저자
출판사
출판년도
참고페이지
1
Engineering FLUID
MECHANICS
(7th EDITION)
Clayton T. Crowe
Donald F. Elger
John A. Roberson
사이텍미디어
2002년
p511~p518
2
기초 유체역학
김영호 외 3인
건기원
2003년
p121~p122
p197~p205
http://blog.naver.com/jangbk/80013116479 참고내용 : 벤추리 관에 대한 설명

키워드

유체,   실험,   관로,   손실