[결과보고서] 레이놀즈 수 측정 실험

소개글

부산대학교 3학년 1학기 화공생명공학실험 결과보고서입니다.

제 스토어에 1학년부터 3학년까지 했던 모든 실험 보고서를 게시해놓았습니다.
실험 과목 모두 A+ 받았으니 믿고 구매하셔도 됩니다 :)

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 기구 및 시료
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 결론 및 고찰
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
실제 유체의 흐름에서 유체의 흐름 상태를 가시화하여 시각적으로 층류 및 난류의 유동 상태를 확인하며 동시에 레이놀즈 수를 계산하여 비교하는 데에 목적이 있다.

2. 실험 이론
가) 층류(Laminar flow)
층류란 유체가 층을 이루어 흐르면서 층이 거의 섞이지 않는 유체 흐름의 한 형태이다. 속도와 압력이 시간에 무관한 유체의 흐름이며 흐트러지지 않고 일정하게 흐르는 것이 특징이다. 예를 들면, 가는 파이프에 물을 흘리고 잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측할 때, 유속에 따라 잉크의 흐름이 직선으로 나타나고 파이프벽에 평행하게 움직이며 섞이지 않는 것을 확인할 수 있다. 유체 운동의 종류를 기술하는데 중요한 인자인 레이놀즈 수가 2100보다 작은 유체의 흐름을 층류라고 한다. 층류에서 전단 응력은 유체의 점도에 의해서만 결정되며 밀도와는 무관하다.

나) 난류(Turbulent flow)
난류는 압력, 속도가 시간과 공간에 따라 변화하며 무질서적인 형태가 특징인 유체의 흐름이다. 파도, 강물 등 자연에서 자주 발견할 수 있다. 일반적으로 난류에서의 불안정한 소용돌이인 Eddy는 서로 상호작용하며 끌어당기는 모양을 가진다. 레이놀즈 수가 4000보다 큰 유체의 흐름을 난류라고 하며, 난류 흐름에서의 전단 응력은 밀도에 의해 결정된다.

다) 유량
유량이란 관로 또는 구내의 단면을 단위 시간에 통과하는 유체의 체적 혹은 질량을 의미한다. 유량은 유적과 유속을 곱해 계산하고 식은 다음과 같다. 이때 유적이란 유체가 흐르는 부분의 면적, 유속이란 유체가 흐르는 속도를 의미한다. 유적은 원, 직사각형, 사다리꼴 등 형태가 다양해 질 수 있다. 유량을 구하는 식은 다음과 같다.
Q=A×u ̅ (Q: 유량, A: 단면적, u ̅[m3/s]: 유수의 평균 유속)

참고 자료

한국해양학회. 난류와 층류의 흐름 특성 차이. (사)한국해양학회 (ksocean.or.kr)
한국물리학회. 유동의 종류: 층류와 난류. 한국물리학회 (kps.or.kr)
The Engineering ToolBox. Water - Density, Specific Weight and Thermal Expansion Coefficients (engineeringtoolbox.com)
YK flowmeter. (2018). https://blog.naver.com/yutyut001/221281842872
The Engineering ToolBox. Water - Dynamic (Absolute) and Kinematic Viscosity vs. Temperature and Pressure (engineeringtoolbox.com)
김승재. (2000). 단위조작. 동화기술
Bruce R. Munson, Theodore H. Okiishi, Wade W. Huebsch, Alric P.Rothmayer. (2013). 유체역학 7판. 퍼스트북