관을 통한 유체의 흐름

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목차

1. 서론
2. 이론
(1)수평관에서의 마찰 손실
(2)관 부속품들의 상당 길이
(3)오리피스미터
(4)벤츄리미터
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 실험 결과 및 검토
6. 결론

본문내용

1. 서론
- 뉴튼유체가 관을 통하여 흐를 경우 압력 손실, 마찰 계수를 구하고 관 부속품들의 상당길이를 측정하여 유량 측정에 사용되는 오리피스 미터의 보정방법 등을 이해한다.
2. 이론
(1)수평관에서의 마찰 손실
정상상태에서의 기계적 에너지 수지식으로부터
…………… ①
여기서
이 식과 실험으로부터 측정한 값으로부터 f를 계산한다. 이 때 는 마노미터로 측정한다.
유체의 경우에는, 응력이 속도경사 dV/dy와 y가 일정한 면을 통하여 넘나드는 유체의 평균 질량(이 면을 통한 순흐름은 없다)을 곱한 것과 같다. 유속은 관벽에서 0이고 관 중심 부근에서 평균 유속과 같으므로, 속도구배는 Vav/D의 어떤 함수가 된다. 지금 이 두 값이 서로 비례하고 y가 일정한 면을 통하여 넘나드는 유체의 양이 평균 유속에 비례한다고 가정하면, 다음 관계가 성립한다.
∝
또 마찰열은 관 길이에 비례할 것이므로, 다음 관계를 얻을 수 있다.
∝ …………… ②




- 이번 실험은 실제의 관에서 이론적으로 베르누이의 정리를 이용하여 발생하는 마찰이 어떻게 나타나는지를 알아보는 실험이다. 즉, 관을 통해서 흘려보낸 물이 수평관이나, 오리피스, 벤츄리 미터, 여러가지 관부속품들을 지나면서 발생하는 압력감소를 측정하고 그에 따른 마찰의 정도를 확인하는 것이다.
- 수평관의 경우 관지름이 다른 세 개의 수평관에 물을 흘려보내고 마노미터를 이용해서 압력차를 측정하였다. 수평관의 Data 처리 방법은 측정한 유량을 이용하여 유속을 구하고, Reynold 상수를 구하여 유체역학 책의 Reynold 상수와 friction factor 사이의 graph를 통하여 문헌의 friction factor를 찾아 이론적인 압력차를 구하고, 실험적으로 측정한 높이차를 이용하여 압력차를 구하여 이 둘을 비교하는 방법을 이용하였다. 이 두 값이 서로 같다면 이 실험 장치는 정확한 장치가 된다는 원리이다. 하지만 실제 그래프와 비교했을 때 f의 값이 너무 크게 계산된 것 같다. 관을 상용 강철 또는 연철을 가정하고 Reynolds 상수에 맞는 값을 그래프에서 찾아보면 아무리 높은 값을 가져도 0.01 이상의 값을 가지지는 못 한다. 그런데 실험값에서는 10A인 관을 제외하고 0.0134, 0.0872라는 매우 높은 수치가

참고 자료

없음