유체역학 - 유체마찰 손실 및 유량 측정

본문내용

2
D
2x6.0x(0.987m/sec)2x1000kg/m3
⑥ 90 elbow (wide open K = 0.75)
15 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
0
= 0
D
2x0.75x(0.493m/sec)2x1000kg/m3
20 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
0
= 0
D
2x0.75x(0.658m/sec)2x1000kg/m3
30 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
0
= 0
D
2x0.75x0.987m/sec)2x1000kg/m3
⑦ reducer (K = 0.007)
15 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
45.5
=131.04
D
2x0.007x(0.493m/sec)2x1000kg/m3
20 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
58
= 93.77
D
2x0.007x(0.658m/sec)2x1000kg/m3
30 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
74.5
= 53.53
D
2x0.007x(0.987m/sec)2x1000kg/m3
⑧ 1 in 직관
15 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
126
=362.89
D
2x0.007x(0.493m/sec)2x1000kg/m3
20 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
64
=103.47
D
2x0.007x(0.658m/sec)2x1000kg/m3
30 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
48
= 34.49
D
2x0.007x(0.987m/sec)2x1000kg/m3
⑨ tee (wide open K = 1)
15 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
3.5
= 0.04
D
2x1x(0.493m/sec)2x1000kg/m3
20 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
9.5
= 0.11
D
2x1x(0.658m/sec)2x1000kg/m3
30 l/min 일 때
Le
=
9.8kg(m)m/kg(f)sec2
14
= 0.07
D
2x1x(0.987m/sec)2x1000kg/m3
관 유량
15 ℓ/min
20 ℓ/min
30 ℓ/min
문헌치
Venturimeter
0
18.59
11.14
orifice
171.36
219.07
234.97
nozzle
420.49
350.84
287.78
gate valve
0.53
0.33
0.34
9
glove valve
0.44
0.38
0.32
300
90 elbow
0
0
0
35
reducer
131.04
93.77
53.53
1 in 직관
362.89
103.47
34.49
tee
0.04
0.11
0.07
50
< 고 찰 >
드디어 시간이 흘러 내가 조장이 되어 실험하게 되었다. 우선 5층에서 우리조만 조용한 가운데 실험을 할 수 있어서 집중이 잘되었던 것 같다. 아무래도 4층 실험실은 사람들이 북적거려서 집중이 안 되는 점이 많았는데 그런 면에서는 최상의 조건이었다. 이번 실험은 유량에 따라서 유체의 마찰손실을 관의 부속품에 따라서 어떻게 변하고 그 변화량으로 압력강하를 측정하는 실험이었다. 2학년 때 단위조작시간에 이론상으로만 배웠었는데, 이렇게 실제로 실험을 하게 되어 좋은 경험을 하게 된 것 같다. 다른 것보다 값을 읽을 때 가 힘이 들었다. 물론 유량이 낮은 15일 때는 그 변화 값이 적었지만 숫자가 변화하는 값이 0.1정도에서 유량이 증가할 때마다 커져서 그 평균값으로 계산을 하였다.
단위 : %
유량
종류
15 l/min
20 l/min
30 l/min
Venturimeter
0
0.23
0.31
Orifice
1.19
2.71
6.54
Nozzle
2.92
4.34
9.01
Gate valve
0.09
0.10
0.23
Glove valve
2.60
4.04
7.75
90°elbow
0
0
0
Reducer
0.91
1.16
1.49
1in직관
2.52
1.28
0.96
T e e
0.07
0.19
0.28
우리가 실험을 해서 얻는 위의 데이터를 보면 알 수 있듯이 유량이 증가 하게 되면 그에 따라 그 값들이 증가한다. 우리는 이 값으로 압력강하 값을 구하였는데 압력강하 값도 유량의 증가에 따라 그 값이 증가하였다.(즉 정비례 관계를 가지고 있었다.) 직관부 압력강하 실험치와 Fanning equation에 의한 계산치의 비교에서 계산의 여러 단계를 거쳐 비교해 봤을 때 다음과 같은 결과가 나왔다.
단위 : mmH2O
구 분
15 l/min
20 l/min
30 l/min
실험 계산치
126
64
48
이론 계산치
19.72
26.32
39.48
여기서 보면 1in직관에서 유량이 증가함에 따라 이론 계산치는 증가하게 된다고 나오는데 우리가 한 실험은 그렇지가 못하다. 오히려 유량이 증가함에 따라서 값이 줄어들고 있었다. (-)값은 설비의 낙후로 인해서 생기는 것이라고 들었는데, 전혀 이론치와 다르게 값이 작아진 것인지는 아무래도 실험 시 무언가 잘못을 하지 않았나 하는 생각을 하게 된다.
< 인용부호 >
hL
손실수두 [m]
ρ1, ρ2
밀도 [kg/m3]
p1, p2
압력 [mmH2O]
λ
관마찰계수(friction factor)
τ
전단응력 [kgf/m2]
A
관의 단면적 [m3]
S
단면둘레의 길이 [m]
l
관의 길이 [m]
k
부차적 손실계수
Cc
수축계수(coefficient of contraction)
δl
층류 경계층의 두께
δt
난류 경계층의 두께
L
입구길이 [m]
kb
원형단면의 곡관에 대한 전손실계수
ke
엘보의 전손실계수
θ
굴절각 [°]
le
상당길이
H
유량계의 지시수두
m
개구비
v1, v2, U
단면평균유속 [m/s]
Ae
출구면적 [m2]
me
질량유량 (mass flux) [kg/sec]
Q
체적유량 (volume flux) [m3/sec]
gc
중력환산계수 kg(m)m/kg(f)sec2
< 참고문헌 >
화학공학 - 박동원 편저(동아대학교)
기본유체역학 - 윤준규 외 3명(대광서림)
핵심유체역학 - 박용호 저(도서출판대웅)

키워드

유체마찰 손실 ,   유량 측정,   유체 수송 시스템,   유체의 성질