관 마찰 저항 측정

소개글

배관의 직경와 유량에 따른 마찰계수와 레이놀즈수의 관계를 실험한 자료입니다.

목차

1. 실험제목

관 마찰 저항 측정

2. 실험 목적

배관에서의 마찰손실 수두를 측정함으로써 배관흐름에서의 유체 점성에 의한 에너지 손실을 이해하고 손실의 크기에 관계되는 배관의 표면 마찰계수를 산정함으로써 배관계에 서의 손실을 이론적으로 계산 할 수 있게 하며. 계산된 마찰계수 결과를 Moody 선도와 비교 분석 한다.

3. 이론적 배경

본문내용

유동하고 있는 유체의 전 에너지는 운동에너지, 위치에너지, 압력에너지 등의 총합으로서, Bernoulli는 유동방향의 각 위치에서 계산한 전 에너지는 일정하다 고 정의하였다. Bernoulli가 유도한 에너지 방정식은 유체가 유동 중에 에너지 손실이 전혀 없는 것으로 가정하여 유도한 식으로서 실제에서는 적용하기가 어렵다. 그림에서 보는 바와 같이 관내에 유동되는 유체의 압력(에너지)는 단면 (1)과 (2)사이를 유동하는 동안 ()만큼의 손실이 발생하나 Bernoulli의 정리에 의하면




이 되고, 또 관의 지름이 일정하므로 연속이론에 의하여 가 되어



이 된다. 따라서, 이 이론에 의하면 관내에 유동되는 유체는 유동거리에 관계없이 압력손실이 전혀 발생하지 않는 결과가 된다. 그러나 유동하는 모든 유체는 특별한 경우를 제외하고는 대부분이 난동에 의한 상호충돌과 점성에 의한 마찰의 영향으로 에너지 손실이 크게 발생하게 된다. 이러한 손실의 합을 이라고 할 때 Bernoulli방정식은


이 되어야 한다.

그러므로 실제 발생하고 있는 관내의 마찰손실을 고려하여 보면. 그림에서 단면 (1)과 단면 (2) 사이에 발생하는 전 압력 손실은 유동의 역방향으로 작용하는 마찰저항 R과 같다고 할 수 있으므로
와 같이 쓸 수 있다.

한편, Froude는 평판상을 유동하는 유체의 마찰저항을 다음과 같이 가정하였다

여기서 는 마찰계수, S는 평판의 면적을 나타태고, 원형관의 경우에는 유체와 접하고 있는 넓이를 나타낸다. 따라서, S는 접수면적으로서 접수길이를 , 유동거리를 이라고 하면 이 되므로 위의 식들로부터

참고 자료

없음