화학공학실험 실험보고서 - Reynolds 수

목차

1. 실험 목적

2. 이론
2.1 층류와 난류
2.2 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체
2.3 Reynolds number(Re)
2.4 전이영역 … 3쪽
2.5 완전발달흐름과 전이길이

3. 실험
3.1 실험 장치
3.2 실험 방법

4. 결과 및 고찰

5. 결론

6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
(1) 층류와 난류의 현상을 관찰하고 그 본질을 이해한다.
(2) 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 Reynolds number에 대한 개념을 이해하고, 실험으로 Reynolds number를 계산한다.
(3) 전이영역에서 유체흐름의 특성을 관찰하고, 임계유속에서의 Reynolds number를 계산한다.
(4) 완전발달흐름과 전이길이를 이해하고 그 중요성을 안다.

2. 이론
2.1 층류와 난류
(1) 층류 (laminar flow)
저속에서 평행한 충돌 또는 얇은 충돌 속에서 운동하며 이웃하는 얇은 층들은 미끄러져 지나가지만, 서로 혼합하지 않는다. 유체 입자들이 각 층 내에서 미끈한 진로를 따라 움직일 때 층류라고 한다.
즉, 층들 간의 운동량의 교환이 없고 유체의 특성에 의해 지배되는 흐름을 말한다. 층류는 낮은 점성, 빠른 속도, 큰 유동 통로를 가지는 경우에 불안정해지며 속도가 점점 빨라지면 난류가 된다. (점성력>관성력)

(2) 난류 (turbulent flow)
난류는 유체 유동 중에서 무질서하고 비정상성을 가지는 경우를 일컫는 말이다. 난류 유동에서는 모멘텀 확산(diffusion)이 낮고, 모멘텀 대류(convection)가 높으며, 압력 및 속도가 시간 및 공간에 따라 빠르게 변화한다. 난류가 아닌 유동은 층류(laminar flow)라고 한다.
생활에서 알기 쉬운 예로, 수도꼭지에서 흐르는 물을 예로 들 수 있다. 수돗물은 유량이 적을 때는 똑바로 떨어지지만, 많이 틀면 갑자기 흐트러지면서 나온다. 이 때 전자가 층류, 후자가 난류이다. 생활에서 볼 수 있는 공기나 물의 유동은 거의 모두가 난류일 뿐만 아니라, 난류에서는 열이나 물질의 확산 효과가 매우 강하기 때문에 공학적으로도 매우 중요하다.
층류와 난류는 레이놀즈 수(Reynolds number)에 의해서 대체로 구별할 수 있으며, 레이놀즈 수의 값이 크면 난류이다. 예를 들어 파이프 내의 유동에서는 그 기준을 레이놀즈 수 약 2,300 정도로 삼는다

참고 자료

화학 공학실험 강의노트 (임도진 교수님) P.4-P.8
Journal of the Institute of Industrial Technology, Vol. 14, pp. 38~42, 2006 레이놀즈 수에 따른 평판위 실린더 주위의 유체흐름 박종진, 우행언, 장정익, 김정현
7TH EDITION 단위조작 McGraw-Hill Korea 이화영 외 2명 공역 p.46- 81.
W. L. McCabe, J. C. Smith and P. Harriott, "Unit Operations of Chemical