[기계공학] 관마찰 실험 report

목차

[1]실험명
[2]실험목적
[3]이론적 배경
[4]실험 장치 설명
[5]실험방법
[7]분석 및 고찰

본문내용

의 데이터는 손실
수두가 근사적으로에 비례함을 보여준다.
[5]실험방법
:관로 손실 시험 장치를 사용하여 1 1/4“, 1”, 3/4“, 1/2” 관에 대하여 4가지의 흐름 조건(유량)에서 마찰 손실 수두를 측정하고 각 흐름 조건의 레이놀드 수와 마찰 계수를 산정한다.
①펌프의 전원을 연결한다.
②펌프 스위치를 ‘ON’상태인지 확인한다.
<※유량공급시 펌프라인 우측 벨브를 잠그고 배출밸브(유량계 달린 파이프 끝쪽 밸브)를 열어 유량을 조절 한다. >
③관내 공기를 배출한다.
<※베츄리나 오리피스, 노즐 등을 확이하여 기포가 있을시는 우측밸브(수직으로 붙어 있는 밸브)상부부터 차례로 4개를 (1/2˝, 3/4˝, 1˝, 1″)를 잠그고 벤츄리가 붙어있는 관의 밸브를 ON - OFF를 반복하여 벤츄리내의 기포를 제거하고 노즐의 기포는 콕크밸브를 ON - OFF를 반복하면 제거된다.>
④관내 공기가 모두 제거됐으면 우측 상부밸브를 하부부터 밸브를 차례로 열어준다.
⑤전면 판넬의 측정콕크 32개를 모두 열고 양측 공기배출콕크 4개를 열어 공기를 모두 제거한다. 이때 아크릴에 보이는 통로에 공기가 있으면 그 쪽 콕크를 ON - OFF를 반복하면 공기가 제거된다.
⑥배출밸브를 조작하여 유량계의 유량을 일정수위로 유지시킨다.
⑦공기가 모두 제거되면 32개의 콕크를 모두 잠그고 양측 공기 배출 콕크도 잠궈준다.
⑧이제 특정용 Manometer 역 U자(물용)와 U자(수은용)Manometer에 붙은 상-하콕크를 모두 잠궈준다.시험하고자 하는 콕크32개중 실험할 콕크를 열고 물로 시험할때는 역U자 밸브(판낼 측정콕크위 Inverse U-Type 명판이 붙은 밸브)를 좌측을 열면 U자관 Manometer 한 쪽관에 물이 주입 된다. 물이 관에 반 이상 차면 밸브를 잠그고 우측 역U자 밸브를 열면 Manometer 다른쪽 관에도 물이 주입된다. 역시 일정수위가 되면 밸브를 잠궈준다. 이때 관내의 수위가 일치되지 않을시는 하단 콕크를 한 쪽 열어 한 쪽 관의 수위와 일치 시킨다. 하단콕크를 열어도 물이 안내려 갈때는 상부콕크를 잠그고 상부콕크도 잠궈준다.
⑨Manometer 수위를 맞춘 상태에서 수위가 일치되는 눈금을 읽고 열U자 밸브를 열면 Manometer에 차압이 나타난다.
⑩측정시 차압이 커서 역U자 Manometer로 측정이 곤란할시는 역U자 밸브르 잠그고 U - Type Manometer(수은용)로 측정한다.
<※측정전 수은용 Manometer 상부콕크 2개를 열고 한 쪽에 호스르 끼워 주사기로 수 은을 주입한다. 주입후 콕크를 잠궈준다.>
⑪수은용 Manometer를 사용후 차압이 나타난 상태에서 U - TypeManometer밸브를 잠 구면 Manometer상 측정치가 고정되어 있으므로 다음시험이 곤란한 상태가 된다. 그러므 로 1회 측정후 Manometer 상부의 콕크 2개를 동시에 열면 양쪽관의 수은이 일치된다. 일치된후 상부콕크를 잠그고 다시 측정한다.
⑫시험이 다 끝난 상태에선 밸브 및 콕크를 모두 열어주면 관내의 물이 제거된다.
[7]분석 및 고찰
①전체 내용
:저수조의 물을 펌프로 펑핑하고, 그 유량을 4개의(1/2″,3/4″,1″,5/4″) 관내에 흐르게 하여 관 마찰 실험을 하는 것이다. 실험에 관한 이론적 배경은 주로 베르누의 방정식을 기초로 하여 각 관에서의 마찰 손실 수두를 측정. 관의 직경에 따른 마찰 손실 수두로 레이놀드 수와 마찰계수를 산정하여 Moody diagram과 비교 분석하여 이론적인 값과 비교를 하는데 있다.
②오차의 원인 및 해결방안
a.실험오차
:사람이 직접 하는 실험이기에 발생하는 가장 기본적 오차.
1.압력수두를 읽을 때 압력이 어느 정도 올라가 정지해야 하는 것이 옳은 것 이지만, 실험 장치의 경우 어느 계속해서 올라가는 현상 이 발생.(실험조는 수두가 동시에 올라가는 시기에 동시에 밸브를 Off 하는 것으로 실시.)
2.얇은 관 속 에서의 모세관 현상으로 인한 치수 읽음의 오차.
3.실험장치의 노후화.(배관 내의 이물질)
4.유량과 압력의 변화.
b.오차해결 방안(각각의 오차에 대한 것)
:모든 장치를 센서로 설치 감지를 하게 된다면 정말 Moody diagram과 똑같은 선도의 형상을 보이며 오차가 거의 0에 가까워 질 것 이다. 하지만 위에서 말한 이유들로 인하여 오차가 발생한다.
1.압력수두를 읽을 때 압력이 어느 정도 올라가 정지해야 하는 것의 문제는 어느 한 부분에서의 공기 누출로 인해 압력을 유지 못 하는 것으로 생각된다. 간단하게라도 비눗물을 압력 수두 계측 부분에 묻혀 기포가 발생하는지에 대해 Test를 해보는 것이 있다.
2.얇은 관 속에서의 모세관 현상은 아무리 수치를 잘 읽는다고 해도 기계보다는 정확 할 수 없다. 이 부분은 실험에 있어서 가장 중요한 부분이기에 이 부분은 꼭 센서 장치를 설치해야 한다.
3.이 실험은 제목 그대로 관 마찰 저항 측정 실험이다. 실험 장치는 물을 사용하는 것으로 관 속은 대기 중에 노출된 물이 관을 통해 흐를때 오염물질(특히, 물속에 포함되어 관을 통해 흐르다 관속에 밀착되는 경우)이 있다. 이것을 해결하기 위해 가장 간단하게 실험 시에 물을 새로운 물로 교체를 하고, 예를 들어 시중에 판매되고 있는 Pipe 안의 오염물질 청소 제품으로 실험 장치를 관리해야 한다.
4.유량과 압력에서 장치에서 게이지의 단위가 “초”단위도 아닌“시간”의 단위이다. 즉, 오차의 범위가 아주 크다는 것을 의미한다. 여기서도 게이지에 아무리 잘 맞추어도 정확한 유량과 압력을 설정하는 것은 센서를 설치하는 것이 바람직 할 것 같다.
③느낀점
: 실험을 통해 이론값과 정확한 결과 값은 얻어내지 못했지만, 실험에서 사용된 이론적 배경 및 여러 장치의 종류를 한번 더 정리 할 수 있는 좋은 계기가 되었다. 첫 번째 실험이라 그런지 실험 장치가 상당히 복잡하다는 생각이 들었다. 또한 이론적 배경에 있어서 충분히 바탕이 없는 것도 힘들었지만, 두 번째 실험은 실험 전에 이론적 배경에 대해 충분히 숙지하고 더 좋은 결과 값을 얻기 위해 실험의 오차 발생 요인을 고려하여 실험을 해야겠다는 생각이 들었다.

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