[실험레포트] 이동현상실험 - 베르누이 실험

소개글

[실험레포트] 이동현상실험 - 베르누이 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

.8
8.9
87.24759
12.033673
아래
7
7.2
7.1
69.60201
10.748117
중간지점벽
8
8
8
78.4248
11.409016
중간지점가운데
10.5
10.2
10.35
101.462085
12.976972
100
위
10
8
9
88.2279
12.101089
중간
12
10
11
107.8341
13.378257
아래
10
9
9.5
93.12945
12.432687
중간지점벽
10
8.8
9.4
92.14914
12.367079
중간지점가운데
13
10
11.5
112.73565
13.678929
105
위
9
8.8
8.9
87.24759
12.033673
중간
11
10.6
10.8
105.87348
13.256079
아래
10
9.8
9.9
97.05069
12.691729
중간지점벽
9
9
9
88.2279
12.101089
중간지점가운데
12
11.7
11.85
116.166735
13.885527
110
위
10
10
10
98.031
12.755668
중간
12
13
12.5
122.53875
14.26127
아래
10
10
10
98.031
12.755668
중간지점벽
10
12.5
11.25
110.284875
13.529429
중간지점가운데
13
13
13
127.44　047
　14.534788
(1) 이 실험에서 세웠던 여러 가지 가정들에 대하여 실험 시에 문제가 되었던 것이 있다면 적어보라.
위에서 세웠던 가정
< Assumption >
① 유체는 미소구간 내의 압력변화를 무시할 수 있는 비압축성 유체이다.
② 축일(Shaft Work)은 없다.
③ 정상상태의 흐름이다.
④ 유량계는 수평흐름이다.(Horizental Flow)
⑤ 파이프 내에 마찰손실이 없다.
⑥ 완전 발달 흐름이다.(Fully Turbulent Flow : )
먼저 대부분의 비압축성 유체인 액체가 아닌 압축성 유체인 기체를 가지고 실험을 하였기 때문에 가정①에 대한 오류가 났을 것이다. 그리고 ⑤번 가정에서 파이프 내에 마찰손실이 없을 거라고 가정했지만 어느 정도의 작은 마찰손실은 있을 것이다. 마지막으로 관 입구에서의 흐름조건은 입구로부터 충분히 떨어진 하류와 다르다. 즉 입구에서부터 완전발달흐름일수는 없기 때문에 ⑥번의 가정도 오류이다.
(2) 2가지 유량계의 장단점과 그 차이를 설명하여 보아라.
- 벤츄리 유량계 ( Venturi-Meter )
전구경식 유량계로서 유체 전체의 유량을 측정한다. 노즐과 같이 내구성이 우수하며 더욱이 압력손실이 같은 조임 직경비의 오리피스나 노즐보다도 작고 구조상 이물질이 침전되기 어렵다는 특징이 있다. 값이 상대적으로 비싸고 설치가 용이하지 않다. 유량 변화에 따라 Throat직경을 변화시킬 수 없다.
- 피토관 ( Pitot Tube )
삽입식 유량계로 유로에서의 한 점에서의 유량이나 유속을 측정한다. 대구경의 관에 설치할 수 있으나 평균속도를 구하기 어렵고 가스에 대해 측정범위가 좁다. ventury meter와는 달리 국부속도를 측정 할 수 있는 장치로서 중심이 2중 원관으로 되어있으며 외관의 끝부분은 흐름에 수직으로 작은 구멍이 뚫려있어 내관에서는 유체운동에의 동압 외관에서는 정압을 측정하도록 되어 있고, 각각은 manometer의 두 끝에 연결하여 압력의 차를 읽을 수 있게 되어 있다.
(3) 각 유량계의 이론식에서 보정인자가 필요한 이유는 무엇인가?
보정인자를 넣기 전은 유체의 마찰을 고려하지 않은 것이므로 관의 벽과의 마찰을 고려하여 보정인자를 넣어주는 것이다.
7. 실험 고찰
유량 및 유속의 측정에 유용한 Venturi-Meter, Pitot Tube 등의 사용법 및 원리 알고 실제 유체 흐름을 측정해 본 후, 이론적 값과 비교하여 유체 흐름 속도 측정에 대한 이해를 높이기 위한 실험 이었다.
실험 내용은 비교적 간단하고 쉬운 편이였는데, 전압계를 이용하여 전압을 바꿔줌으로써 유속(공기의 흐름인 풍속을 사용)의 변화를 주고 그에 따라 벤츄리 미터와 피토튜브의 값을 측정하여 유속의 값을 구한 후 비교하는 실험이었다. Venturi Meter는 전구경식 유량계로서 유체 전체의 유량을 측정하나 Pitot tube는 삽입식 유량계로 유로에서의 한 점에서의 유량이나 유속을 측정하기 때문에 pitot tube에서는 유로의 여러 지점에서의 유속값을 측정하였다. 우리조는 총 다섯 개의 점에서의 유속을 측정하였는데, 그 결과 평균적으로 가운데가 가장 유속이 빨랐고, 위부분과 아랫부분이 평균적으로 낮은 유속 값을 가졌고, 가운데에서도 가장자리로 갈수록 유속이 점점 감소함을 알 수 있었다.
실험 결과 유속과 풍속은 전압을 높혀 줄수록 그 값이 점점 커졌음을 알수 있었고, 그 값에는 차이가 있었지만, 그래프상 비슷한 경향을 보였다. 유속과 풍속값의 차이가 나게 된 오차의 요인으로는 첫재, 파이프내의 마찰소실의 고려를 하지 않았다는 점이다. 관내의 벽과 유체에는 마찰이 생길 수 있는데, 이 마찰로 인해 유속은 감소하고 이 에너지는 열로 변화하므로 이 마찰을 고려해 주기 위해 보정계수라는 값을 넣어 보정을 해줘야 하는데 우리조는 이 값은 극히 미비하여 이라고 가정하였다. 그 점에서 오차가 발생할 수 있었다. 둘째, 우리조는 피토튜브 측정시 다섯가지 위치에서 유속을 측정하였는데, 이 값에서 알 수 있듯이 유속은 위치에 따라 달랐다. 하지만 계산 시 이 유속은 평균값으로 계산해 주었는데 그것 또한 오차의 요인이 될 수 있다. 그리고 수평흐름이라고 가정하였지만 다른 여러 장치들이 이 흐름을 방해 할수도 있었을 것이고, 풍속측정 시에도 A4용지로 외부와의 접촉을 막아 최대한 고정된 계를 만들려 노력했으나, 외부와 열려있는 상태였기 때문에 순수한 풍속을 측정할 수 없었던 점도 있었다.
이번 실험은 상대적으로 다른 실험들에 비하여 간단한 편이었지만, 결과 레포트를 쓰면서 실험에 대한 오차의 원인을 생각해 보면서, 실험 시 가정을 많이 하여 실험 자체는 간단하게 되었으나 이론값과 실험값의 오차는 커지게 된 것이라는 것을 알 수있었다. 반대로, 복잡하고 정교한 실험일수록 오차의 값은 줄어든다는 점도 알 수 있었다.

키워드

유량 및 유속의 측정,   차압식 유량계,   Venturi 유량계