유체유동 실험(Reynolds number, 손실두 측정)예비보고서

소개글

유체유동 실험(Reynolds number, 손실두 측정)예비보고서
제목, 목적, 방법, 이론, 참고문헌

목차

1. 실험제목
2. 실험날짜
3. 실험목적
4. 실험원리
5. 실험방법
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험제목 : 유체유동 실험(Reynolds number, 손실두 측정)
2. 실험날짜 : 2008년 11월 28일
3. 실험목적
유체흐름을 통하여 Reynolds 수의 개념을 이해하고, 층류와 난류, 그리고 전이영역에 대한 유체흐름의 특성을 관찰한다.
관 내의 오리피스, 벤츄리, 플랜지, 마노미터 등 관 부속품 근처에서의 유속변화에 따른 압력 손실두를 계산하고, 비압축성 유체의 흐름에 대한 특성을 이해하고자 한다.

4. 실험원리
(1) 유체 흐름(층류, 난류, 전이영역)
유체는 관이나 도관에서 두 가지 다른 모양으로 흐른다는 것이 오래전부터 알려져 있다. 유량이 적을 때에는, 유체의 압력강하가 유속에 비례하여 증가하지만, 유량이 크면 보다 빨리, 즉 대개 유속의 제곱에 비례하여 증가한다. 이 두 흐름 형태의 구분은 Reynolds가 처음으로 고전적 실험에 의하여 실증하여 1883년에 발표하였다. 그는 물이 들어 있고 벽이 유리로 된 탱크 안에 수평 유리튜브를 설치하고, 튜브 안의 유량을 밸브로 조절하였다. 튜브 입구를 나팔꽃처럼 벌리고, 상부의 플라스크로부터 튜브 입구 흐름 중에 미세한 물감 줄기를 도입하였다. Reynolds는 유량이 적을 때에는 물감 줄기가 흐름에 따라 흩어지지 않고 흐르며, 교차혼합이 일어나지 않음을 발견하였다. 이 물감선의 거동으로부터 물이 평행한 직선으로 흐름을 분명히 알 수 있었는데, 이 흐름이 곧 층류이다. 유량을 증가시키면 임계속도에 이르게 되는데, 이때부터 물감 줄기가 파형이 되고 점점 흩어져서 마침내 물이 흐르는 단면전체에 퍼지게 된다. 이러한 물감의 거동으로부터 물이 더 이상 층류로 흐르지 않고 교차흐름 및 에디를 이루며 흐른다는 것을 알 수가 있다. 이러한 흐름 형태가 난류이다. 층류에서 난류로 전이하는 영역이 있는데 그곳을 전이영역이라 한다.

(2) Reynolds Number (NRe)
Reynolds는 흐름이 한 형태에서 다른 형태로 바뀌는 조건에 관하여 연구하였는데, 층류라 난류로 바뀌기 시작하는 임계속도는 튜브의 지름, 액체의 점도 및 밀도, 평균유속 등 4가지 양에 의해 좌우가 됨을 알아내었다.

참고 자료

(1) 단위조작, 고원종외 3명, 보문당, p.53~61
(2) unit operation of chemical engineering, McCabe, Smith, Harriott 공저, 사이텍미디어,
p.27~28, 41, 54~60, 71, 87~91, 156, 183~190
(3) 단위조작실험, 노윤찬외 3명, 진영사, p.2-1, 2-13, 2-23
(4) http://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/wmm/chap02_14.html
(5) http://www.newmantools.com/titan/titft2.htm
(6) http://www.flowmeterdirectory.com/flowmeter_for_beginner.html