유량 측정 실험

목차

1. 실험명
2. 실험목적
3. 이론적 배경
4. 실험장치 설명
5. 실험방법
6. 실험결과 Data
7. 분석 및 고찰
8. Reference

본문내용

1. 실험명
유량 측정 실험

2. 실험 목적
Bernoulli 정리를 이용한 유량측정 이론을 학습하고 오리피스와 벤츄리를 사용한 실험을 통하여 검증하며, 오리피스의 유량계수를 결정한다.

3. 이론적 배경
3-1) 베르누이 정리
유체역학의 기본법칙 중 하나. 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계를 규정. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하다는 법칙에서 유도한다.

예를 들어, 밑의 그림과 같이 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽에 연결된 물기둥은 높이가 높아진다. 같은 높이에서 유체가 흐르는 경우 유체의 속력은 좁은 통로를 흐를 때 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 감소한다. 베르누이의 정리에 따르면 유체의 속력이 증가하면 유체 내부의 압력이 낮아지고, 반대로 속력이 감소하면 내부 압력이 높아진다. 압력이 높아지면 유리관 속의 물기둥을 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고, 압력이 낮아지면 유리관 속의 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아진다. (베르누이 방정식 참고)

<베르누이 방정식>
유체가 흐름선(유선-流線)을 그리며 흐를 때, 두 점 A와 B의 높이 그리고 두 점에서의 압력과 흐르는 속도 사이의 관계를 두 점에서 역학적 에너지가 보존됨을 바탕으로 수식으로 나타낸 것을 가리킨다.
기준점에 대한 높이 h 로 위치에너지를, 유체가 흐르는 속도 v 로 운동에너지를, 압력 P로 일(에너지) 을 나타낼 수 있는데 어느 한 점에서 이 세 에너지의 합은 다른 점에서의 세 에너지의 합과 같음을 나타내는 식이다. 이 때 유체의 밀도는 변하지 않는다고 가정한다(비압축성 유체). 또 유체의 위치에너지나 운동에너지는 밀도 ρ를 써서 나타내어야 하며, 압력은 유체가 정지 해 있을 때의 압력과 같지 않다.

참고 자료

윤순현 외5명 공역, 유체역학 제 6판, 교보문고, 2012 베르누이 방정식
Cengel, Yunus A, 유체역학, 한국맥그로힐, 2014
http://www.ezformula.net (온도에 따른 물의 점성계수 계산식) 유동훈, 유체역학의 공학원리, 새론, 1997
Naver 지식백과 베르누이방정식, 연속방정식, 레이놀즈수, 유량계수, 벤츄리미터, 오리피스
http://syhmovie.tistory.com/58 (온도에 따른 물의 밀도)
管路損失實驗裝置(관로손실실험장치) Manual