파이프 유동 실험(엘보)

소개글

파이프 유동에서 급격히 꺾이는 엘보에서의 유동 특성에 따른 손실을 계산하여 보고 분석해 보는 실험

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 90도 벤드에서의 손실계수
2) 90도 마이터 벤드 손실계수
3) 파이프 종류별 손실계수

3. 실험 방법

4. 실험 결과

5. 실험결과 분석 및 고찰
1) 조별토의
2) 개인적 고찰

본문내용

1. 실험목적
① 파이프의 모양에 따른 손실계수를 실험을 통해 구해보고 이론값과 비교하여봅니다.
② 파이프의 모양이 변할 때 내부 유동에 어떤 영향을 미치는지 생각해봅니다.

2. 실험 이론
① 90벤드에서의 손실계수
손실계수는 우측 그래프와 같이 직경, 곡률반경, 표면 거칠기에 대함 함수입니다. 표면이 더 거칠수록 손실계수가 곡률반경이 직경에 비해 클 때 손실계수가 급증하지만 곡률반경이 직경에 비해 3배 이상 작아지면 곡률반경과 직경의 크기에 상관없이 표면 거칠기에 큰 영향을 받아 손실계수가 결정됩니다.
② 90마이터 벤드 손실계수
손실계수는 파이프의 현상에 따라 유동박리가 일어나며 생기는 손실의 정도를 나타냅니다. 직각파이프에서의 손실계수는 우측과 같은 유동의 흐름을 보이며 안내깃이 있는 경우 유동박리현상이 덜 일어나게 되면서 손실계수가 줄어드는 현상을 확인할 수 있습니다.
③ 파이프 종류별 손실계수
손실계수는 파이프의 현상에 따라 유동박리가 일어나며 생기는 손실의 정도를 나타냅니다. 직각파이프에서의 손실계수는 우측과 같은 유동의 흐름을 보이며 안내깃이 있는 경우 유동박리현상이 덜 일어나게 되면서 손실계수가 줄어드는 현상을 확인할 수 있습니다.

< 중 략 >

5. 실험결과 분석 및 고찰
(1) 조별 토의
이번 실험은 파이프의 모양에 따라 변하는 손실계수에 대해 실험을 통하여 알아보았습니다. 실험을 하는 중 조교님이 높이차는 무시할 수 있다고 하였고 그 이유를 토론해보라고 하셨습니다. 조별토의 결과 실험 장치를 도식화 하면 우측그림과 같이 되며 양측의 높이차는 같습니다. 따라서 좌측과 우측에서 수면 높이차로 생기는 수압은 같아 물이 가득 차있다고 가정하였을 때 힘이 평형상태를 이루는 것을 알 수 있습니다. 즉, 평형상태를 이룬 조건에서 물만 더 넣어주는 것이기 때문에 높이차를 고려하지 않아도 되며 실험 장치를 눕혀놓은 것과 같은 조건인 것을 알 수 있습니다.

참고 자료

Phillip M. Gerhart & Andrew L. Gerhart & John I. Hochstein, Munson's Fluid Mechanics 유체역학 제 8판(강동진 외 8명 옮김), 퍼스트북, 2018, pp. 417~419(파이프 형상별 손실계수), 734(물의 물성치)
http://contents.kocw.net/KOCW/document/2014/mmu/namjeonggil/13.pdf (파이프 손실계수)