[단위조작실험] 피토관과 벤츄리메타 유량측정- Pitot tube에 의한 유량 측정, Venturi tube에 의한 유량 측정

소개글

[단위조작실험] 피토관과 벤츄리메타 유량측정- Pitot tube에 의한 유량 측정, Venturi tube에 의한 유량 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험일자
실험목적
실험이론
실험장치
실험방법
실험결과
고찰
참고문헌

본문내용

(1)
압축성유체이므로 를 식 (1)에 대입하면
단,
벤튜리메타 목에서의 실제유속을 구하기 위하여 유량계수 를 곱하면
(2)
벤츄리메타 목에서의 실제유량은
(3)
역기서
유량계수 값은 Venturimeter 목에서의 를 구하여 아래의 그림에서 구한다.
실험장치
실험방법
< Pitot tube에 의한 유속 측정 >
1. Blower Fan에 연결된 관의 직경을 측정하여 기록한다. (india=50mm)
2. 경사 Manometer의 0점을 조정한다. (아래쪽 Knob를 움직여 맞추어 준다.)
3. Blower switch를 켠다.
4. 속도조절기를 Data작성표에 지시된 각 전압별(100, 150, 200W)로 조정하여 Manometer의 수주차가 나도록한다. (각 전압별 유속분포를 작성한다.)
<8mm> <16mm> <23.5mm> <33.5mm> <39.5mm>
5. 정상상태에 도달한 후 피토관에 연결된 Vernier Caliper를 움직여 위에서 아래로 이동한 거리에 따른 경사 Manometer의 눈금자를 기록한다.
6. 속도조절기의 속도를 증가하여 실험을 반복한다.
< Venturi tube에 의한 유량 측정 >
1. Venturi meter의 D1, D2의 직경을 기록한다. (D1=50mm, D2=30mm)
2. Water Manometer의 수주차를 읽기 알맞은 위치로 조정한다. (Manometer의 0 위치로 하여준다.)
3. Blower switch를 켠다.
4. 속도조절기를 Data작성표에 지시된 각 전압별(100, 150, 200W)로 조정하여 Water Manometer의 수주차가 나도록한다. (각 전압별 높이차(mm)를 작성한다.)
실험결과
(1) 유체의 물성
a. 기체의 온도 : 20℃
b. 기체의 밀도 : 1.2
c. 기체의 점도 :
(2) 유속분포를 작성하고 평균유속을 구하라.
(2)-1. Pitot관의 유속분포()
전압
(Volt)
Pitot관의 유속분포()
8mm
16mm
23.5mm
31.5mm
39.5mm
(m/s)
100
눈금차(mm)
0
0.02
0.02
0.02
0
1.36
(m/s)
0
1.79
1.79
1.79
0
150
눈금차(mm)
0.02
0.04
0.05
0.04
0.02
2.22
(m/s)
1.79
2.54
2.84
2.54
1.79
200
눈금차(mm)
0.08
0.1
0.12
0.1
0.04
3.48
(m/s)
3.59
4.01
4.40
4.01
2.54
① Pitot관에 설치된 manometer를 읽으면 를 측정할 수 있는데 단위는 이다.
표시되어 있는 부분을 바꿔주면서 Pitot관의 유속분포()을 구할 수 있다.
평균속도 (m/sec) 측정 방법
: 그림 3-3에서 Re=를 구한다음 그래프에서 만나는 점을 따라 Y축 값을 읽으면 값을 얻을 수 있다.
= 20℃에서의 공기의 밀도 =
= Pitot관의 중심에서의 최대 속도(m/sec)
전압
(Volt)
23.5mm(Pitot관의 중심)
100
눈금차(mm)
0.02
속도(m/s)
1.79
150
눈금차(mm)
0.05
속도(m/s)
2.84
200
눈금차(mm)
0.12
속도(m/s)
4.40
→ Re 구할 때 대입하기
D = Pitot관의 직경 = 0.05m
= 20℃에서의 공기의 점도 =
<그림3-3>
- 전압이 100일 때,
Re =
- 전압이 150일 때,
Re =
- 전압이 200일 때,
Re =
(2)-2 Venturi tube에 의한 유량 측정
전압(Volt)
높이차(m)
Venturi tube에서의 유속
(m/sec)
(m/sec)
평균속도(m/sec)
100
0.01
13.69
4.93
4.78
150
0.012
15.00
5.4
5.23
200
0.026
22.08
7.95
7.79
구하기
- 전압이 100V일 때,
- 전압이 150V일 때,
- 전압이 200V일 때,
구하기
- 전압이 100V일 때,
- 전압이 150V일 때,
- 전압이 200V일 때,
③ 평균속도(m/sec)
venturi 보정계수 C를 구하기 위하여 그림 2-2를 사용한다.
- 전압이 100V일 때,
그림 2-2에서 Re=27079에서 D×D=50mm×30mm2“×1“선을 만나
C를 구하면 C =0.97
따라서, Venturi관을 이용하여 구한 관에서의 평균속도 은
∴ =0.97×4.93=4.78
- 전압이 150V일 때,
그림 2-2에서 Re=29670에서 D×D=50mm×30mm2“×1“선을 만나
C를 구하면 C =0.97
∴ =0.97×5.4=5.23
- 전압이 200V일 때,
그림 2-2에서 Re=43674에서 D×D=50mm×30mm2“×1“선을 만나
C를 구하면 C =0.98
∴ =0.97×7.95=7.79
(3) 와 의 값이 같아야 한다. 차이가 있다면 그 원인은 무엇 때문인지 설명하라.
- Pitot tube를 이용하여 측정할 때 버니어 켈리퍼르를 통해 구간을 나누었기 때문에 정확한 측정이 어려웠다. 아무래도 손으로 올리는 것이고 자의 눈금을 보는데 있어서 각도에 따라 약간의 오차가 있을 수 있다.
고찰
앞의 유량측정 실험에서는 관내를 흐르는 유체가 물이였지만, 이번 실험은 관내를 흐르는 유체가 기체이고, 관내를 흐르는 기체의 유속을 Pitot tube에 의해 측정할 때 유속에 영향을 미치는 먼지, 또는 흐름을 흐트러지게 하는 설치 방법은 측정 정밀도를 떨어뜨리기 때문에 주의하지 않으면 안 된다.
실험 결과로 나온 피토관의 유속 와 벤츄리 메타의 유속 의 값이 같아야 하지만 약 3m/s만큼 차이가 났다. 위의 원인도 있지만 다른 원인을 더 추측해보았다. 아래의 사진을 보면 피토관은 한 직경(D=50mm)방향으로만 유속분포를 평균하고 있고 벤츄리 메타는 확대관(D1=50mm)에서 축소관(D2=30mm)으로 가는 것을 볼 수 있다. 유속과 단면적은 반비례관계이다. 벤츄리 메타의 직경이 좁아지니까 유속도 더 커져서 피토 튜브와 오차가 생겼을 거라 예상했다. 또 다른 이유로 벤츄리 메타에서 눈금차를 읽을 때 오차가 있었을 것이다.
Pitot tube
Venturimeter
참고문헌
- 유량측정 프린트 물
- 네이버 지식백과
- 위키백과

키워드

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