6.관 마찰 손실 계수 측정(예비)

목차

1. 실험날짜
2. 조&조원
3. 실험제목
4. 실험목표
5. 이론
6. 실험기구 및 시약
7. 실험방법
8. 참고문헌

본문내용

3. 실험제목
관 마찰 손실 계수 측정

4. 실험목표
유체가 관내를 흐를 때 유체 점성에 의한 관 마찰로 인하여 발생하는
에너지 손실의 마찰손실을 측정해보고 관 마찰에 의한 에너지 손실을 이해한다.

5. 이론
<용어해설>
마찰손실계수
[摩擦損失係數 , coefficient of friction loss]

수로에 물이 흐를 때 물과 벽면의 마찰에 의해서 생기는 마찰손실수두를 구하기
위하여 곱해주는 계수 층류에서는 f = 64/Re로 구하고,
난류에서는 f = φ(Re, k/D) 의 관계로 나타내며 여기서 Re는 레이놀즈수이다.
관로의 경우 벽면이 거칠수록 마찰손실계수의 값이 커지고,
그 결과가 동수구배의 크기로 되어 나타난다.

<이론>
1.관내유동
관내의 유동은 입구에서 충분히 떨어진 위치에서는 파이프 벽면에서 발달한 경계층이 관 중심에 도달하면서 유동은 완전히 점성유동이 된다.
중심의 비점성영역이 사라진 이후에는 속도 형상은 거의 변하지 않게 된다.
거리 x가 증가해도 속도형상이 변하지 않을 때, ‘유동은 완전 발달되었다
(fully developed)‘고 한다. 입구에서부터 완전히 발달된 유동이 발생하는 위치까지의 거리를 관 입구길이(entry length)라고 한다.

<중 략>

위 식을 보면, 어떤 속도에서는 압력이 0이 되거나, 혹은 음수의 압력이 될 수도 있는 것처럼 보인다. 그러나 실제로 기체나 액체에서 0이나 음수의 압력은 있을 수 없고, 베르누이 방정식은 압력이 0이 되기 훨씬 전부터 적용이 불가해진다. 또한 위 식을 보면, 속도의 제곱과 압력이 선형적인 관계에 있다. 실제 기체에서는 속도가 낮을 경우에만 이런 관계가 성립한다. 액체의 경우, 속도가 높아지면 캐비테이션(cavitation)과 같은 비선형 과정들이 발생한다. 기체의 경우, 속도가 높아지면 밀도가 달라져, 밀도가 일정하다는 가정이 맞지 않게 된다. 또, 실제 유체의 유동 과정에서는 마찰손실, 충돌손실 등 제반 손실이 발생하게 되기 때문에 불합리한 결과가 발생하게 된다.

참고 자료

구글 – 마찰 손실 계수 검색
네이버 – 마찰 손실 계수 검색
위키백과 – 베르누이 방정식 검색
단위조작 / Mc cabe / p. 34-85
기초 유체역학 / 이승목 외 3명 / 신광문화사 / 2007 /
p.117~121 (베르누이방정식), p.217~225 (마찰손실수두)