단위조작이론실험_레이놀즈 수 실험_예비레포트

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목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
유체가 관 내부를 흐르는 모양을 관찰함으로써 유체의 흐름에 대한 유체 역학적 근사성을 이해하고 Reynolds Number(레이놀즈수)를 결정한다.

2. 바탕 이론
(1) 유체
유체는 인가된 전단 응력(shear stress) 또는 외부의 힘(external force)에 의해 계속 변형되는 물질을 말한다. 액체, 기체, 플라즈마등이 이에 포함된다. 고체는 변형을 통하여 전단응력에 저항할 수 있지만, 유체는 전단응력의 영향에 의해 연속적으로 변형한다는 특징을 가진다. 고체에서 응력은 변형량에 비례하지만, 유체에서 응력은 변형률에 비례한다.

figure1. 유체에 작용하는 전단 응력(τ)과 전단 변형률(γ)

유체를 전단 응력과 변형률의 관계에 따라 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체로 분류할 수 있다. 뉴턴 유체는 뉴턴의 점성 법칙을 만족시키고 비뉴턴 유체는 만족시키지 않는다.
figure2. 두 평판 사이에서 유체의 유동
아래판과 접촉하고 있는 유체는 속도가 0이고 정상 층류 유동에서 판들 사이의 유체 속도는 0과 V사이에서 선형적으로 변한다. 따라서 속도 분포 및 속도구배는 다음과 같다.
and (y=아래판으로부터의 수직 거리)
유체가 이동하며 변형되는 각을 라 할 때, 시간 동안 거리 만큼 이동한다. 이를 다음과 같은 관계를 표현할 수 있다.

정리하면, 전단응력 의 영향하에 변형의 시간당 변화율은 이다. 따라서 유체 요소의 변형의 시간당 변화율은 속도 분포 와 같아진다. 그리고 이 변화율은 전단응력 에 직접 비례한다는 것이 실험적으로 밝혀졌다.
또는

참고 자료

2022 3학년 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
Cengel Cimbala, 유체역학 4th, p11, p300, p345~p346
James O.Wilkes, Fluid Mechanics for Chemical Engineers, 2nd , p13~p15
노오현, 점섬유체역학기초, p11~p13