Reynolds실험결과레포트

본문내용

이영역
2회
6.7
44.444
14.154
300
2225
3회
6.31
47.619
15.165
300
2384
평균
14.75
300
2318
① 점도
물의 상태정수표에 11 ℃ 의 물 점도가 나와있지 않았다. 따라서 최소자승법에 의한 중간 크기로 계산하였다. (10, 1.308), (12, 1.236) 이 두 개의 점을 이용하여 직선식을 만들고 x에 11을 대입하면 11 ℃ 에서의 점도가 나온다.
대입하면 x에 11을 대입하면 점도가 1.272 cP 가 나온다.
② 물의 동점성 계수
물의 동점성 계수는 다음과 같은 식으로 계산 할 수 있다.
점도 μ = 0.01272 P() 이고 ρ = 0.99965 이므로
③ 물의 유량과 유속
물의 유량은 단위 시간 동안 흐른 물의 부피이며, 유속은 관의 단면적 당 통과한 부피로 나타낼 수 있다.
④ 레이놀즈수
레이놀즈수는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.
4. DISCUSSION
이 실험은 실제 유체의 흐름에서 유체의 흐름 상태를 가시화하여 시각적으로 층류, 난류 및 전의영역의 유동상태를 확인하여 동시에 레이놀즈수를 계산하여 비교하는 실험이다. 일반적으로 상임계 레이놀즈수는 4100정도로 알려져 있고, 하임계 레이놀즈수는 2300 대신 2000 또는 2100 을 택하는 경우도 있다.
실험은 [Table. 3] 에 나타낸 것과 같이 층류일 때 유속을 3번, 상임계 전이상태일때 3번, 난류일 때 3번, 하임계 전이상태일 때 3번의 순서대로 실험을 하였다. 실험결과 층류는 평균적으로 레이놀드 수가 836, 상임계는 2863, 난류는 3756, 하임계는 2318 이 나왔다.
층류일 경우에 레이놀드 수 구간에 맞게 2100 이하인 수치를 나타내었고, 임계점은 상임계 전이상태의 레이놀드 수가 하임계 전이상태의 레이놀드 수보다 크게 나왔다. 이는 [Figure. 3]에서 나타내는 바와 같이 이론과 동일하게 상임계 전이상태의 레이놀드 수가 하임계 전이상태보다 높게 나온것은 확인이 되었다.
하지만 난류는 4000 이상이 아닌 3756 레이놀드 수치 값이 나왔는데 이는 실험하는 중간에 물의 Free surface 가 일정치 못하고 자주 흔들리는 것을 볼 수 있었는데 그 때문에 측정관 중앙에 흐르는 색소선의 유동을 제대로 확인하지 못했을 가능성이 크다. 또한 상임계 전이상태에서 어떤 것이 전이상태의 끝인지 어떤 것이 난류의 시작인지 분간하기가 어려웠기고, 난류 측정시 1L의 작은 용기로 초당 30ml 씩 나오는 유속의 시간과 유량을 파악하기가 힘들었기 때문에 이와같은 오차가 발생한 것으로 생각된다.
5. CONCLUSION
본 실험의 목적은 층류와 난류, 전이영역에 대한 유체흐름의 특성을 관찰하고, 계산된 레이놀즈수와 비교함으로써 유체흐름과 레이놀즈수 사이의 관계를 알아보는 것이었다.
실험은 호스를 이용하여 레이놀즈수 측정 장치에 물이 넘치지 않도록 채웠다가 빼냄으로써 Needle에 묻어있는 잉크와 레이놀드 수 측정장치 내부를 씻어냈다. 이후에 Over flow에 수위가 올라가게끔 수위를 조절하고 Ink bottle 뚜껑을 열고 Ink Valve를 모두 열고 유량을 조절함으로써 실험을 진행하였다.
진행 과정에서 색소선의 형태를 자세히 들여다 보기 위해 투명관 뒤쪽에 백색의 A4용지를 붙여 보다 정확한 실험을 하기 위해 노력하였다.
실험 Data 측정은 [Table. 3] 에 나타낸 것과 같이 층류일 때 유속을 3번, 상임계 전이상태일때 3번, 난류일 때 3번, 하임계 전이상태일 때 3번의 순서대로 실험을 하였다. 실험결과 [Table. 4]에 나타낸 것과 같이 층류는 평균적으로 레이놀드 수가 836, 상임계는 2863, 난류는 3756, 하임계는 2318 이 나왔다.
층류일 경우에 레이놀드 수 구간에 맞게 2100 이하인 수치를 나타내었고, 임계점은 상임계 전이상태의 레이놀드 수가 하임계 전이상태의 레이놀드 수보다 크게 나왔다. 이는 [Figure. 3]에서 나타내는 바와 같이 이론과 동일하게 상임계 전이상태의 레이놀드 수가 하임계 전이상태보다 높게 나온것은 확인이 되었다.
하지만 난류는 4000 이상이 아닌 3756 레이놀드 수치 값이 나왔다. 가장 큰 오차의 원인을 살펴보면 실험하는 중간에 물의 Free surface 가 일정치 못하고 자주 흔들리는 것을 볼 수 있었는데 그 때문에 측정관 중앙에 흐르는 색소선의 유동을 제대로 확인하지 못했을 가능성이 크다. 또한 상임계 전이상태에서 어떤 것이 전이상태의 끝인지 어떤 것이 난류의 시작인지 분간하기가 어려웠기고, 난류 측정시 1L의 작은 용기로 초당 30ml 씩 나오는 유속의 시간과 유량을 파악하기가 힘들었기 때문에 이와 같은 오차가 생겨난 것으로 예상된다.
전이영역의 색소선 유동을 미리 가시적으로 통달하고 있었더라면 보다 정확한 실험을 하지 않았을까 하는 아쉬움이 남는다.
6. REFERENCE
1. 김경천 외 4명, 유체역학, 2nd ed., 인터비젼, 서울, p 122∼123 (1999)
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4. 이화학대사전 편찬위원회, 이화학 대사전, 짐문사, p831, p1587, 1999.
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7. http://www.uosiit.ac.kr/home/kor/publication/downloadPdf.asp?Itemuid=%7BA0F252C3-2362-4438-8727-BBC199D1DC64%7D
8. http://www.newins.co.kr/upload/tech/%EC%9C%A0%EB%9F%89%20%EA%B0%9C%EC%9A%94%EC%97%90%20%EB%8C%80%ED%95%98%EC%97%AC.pdf
9. http://blog.naver.com/ydcbk?Redirect=Log&logNo=20031442055

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Reynolds,   레이놀즈,   화학공학실험,   점성계수