레이놀즈수를 이용한 마찰계수 측정 실험

소개글

이 보고서는 기계공학실험 과목 중 레이놀즈수를 이용한 마찰계수 측정 실험에 관한 리포트 입니다. 이론부터 고찰까지 체계적으로 쓰여진 보고서로, 동일한 실험에 대한 보고서를 쓸 때 유용한 도움이 될 것 입니다.

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 실험장치
5. 실험순서
6. 실험 결과 및 토의

본문내용

1. 실험제목 : 마찰계수 측정실험

2. 실험목적

유체가 흐르는 원관 내에서 가장 큰 손실은 유체 흐름 따른 마찰에 의한 것으로 에너지가 열에너지로 변환되면서 나타난다. 또한, 원관 내의 손실은 층류, 난류에 따라 달라진다. 관 속에 유체가 흐를 때, 마찰에 의한 손실 (주 손실) 이외에 단면 변화, 연결부, 밸브, 기타 배관 부품에서 생기는 손실을 통틀어서 부차적 손실이라 하며, 이 부차적 손실은 속도 수두에 비례하여 발생하게 된다. 이번 실험을 통해 유체 원관 내에서의 주 손실과 부차적 손실을 관찰하여 그 손실을 측정, 이해하고, 무디 (Moody) 선도의 레이놀즈수를 이용하여 Darcy 마찰계수도 구해보자.

3. 실험이론

유체가 유동하게 되면 원관 내에서 마찰력이 발생하게 된다.

위 그림은 원관 내에서의 층류유동에 따른 속도분포를 보여주고 있다. 또한, 원관 내에는 층류유동에 의한 전단력도 작용하는데, 이 전단력은 원관 표면의 거칠기와 유체의 밀도, 점도, 속도, 관의 직경 등에 의해 결정되는 레이놀즈수로 주어진다.
레이놀즈수 : (ρ: 밀도, V: 유체의 평균유속, d: 원관의 지름, μ: 유체의 점도)
전단력에 의하여 압력강하가 나타나게 되는데, 이는 무차원 변수인 마찰계수를 이용하여 나타낸다. 이 때 사용하는 마찰계수는 Fanning 마찰계수와 Darcy 마찰계수이며, Fanning 마찰계수는 관 표면에 작용하는 전단력을 유체의 운동에너지로 선형적인 함수로 표현한다. Darcy 마찰계수는 Fanning 마찰계수의 4분의 1배이며, Darcy 마찰계수의 경우 유체역학 분야에서, Fanning 마찰계수의 경우는 열전달 분야에서 주로 사용된다.
Fanning 마찰계수 :
Darcy 마찰계수 :
* 레이놀즈수 (Renolds number)

참고 자료

없음