[화학공학] Nr

목차

▲ 실험 목적
▲ 실험 이론
▲ 실험 기구
▲ 실험 방법
▲ 실험 DATA 처리
▲ Reference
▲ 실험 결과
▲ 토의

본문내용

▲ 실험 목적
유체가 관을 통하여 흐르는 모양을 관찰함으로써 흐름에 대한 역학적 근사성을 이해하고 Reynolds 수의 개념을 이해한다.


▲ 실험 이론
1. Reynolds 수

1883년 레이놀즈(Reynolds)는 관류가 층류에서 난류로 천이(遷移)하는 조건을 그림 1.과 같은 장치를 써서 조사하였다.

실험 장치는 유리로 만든 탱크와 염료 주사관 및 긴 유리관으로 구성되어 있다. 탱크에는 물을 채우고 물입자의 요동이 없어질 때까지 기다렸다가 실험을 개시하였다. 염료로서는 아닐린 용액을 사용하여 물의 유동상태를 가시화(visualizaztion)하였다.
(1) 먼저 염료 주사관의 밸브를 조금 열고 계속하여 50.8㎜의 철판 끝에 장치한 밸브를 조금 열어 관 속의 유속을 최대한 느리게 한 후
(2) 나팔형 관 입구에 착색액을 주사한 결과 그림 1의 (b)와 같이 착색액은 확산됨이 없이 축과 평형으로 전체의 관을 흐르고 있음을 알 수 있다. 이러한 유동을 층류라고 한다.
(3) 밸브를 조금 더 열어 유량을 증가시켜 유속을 빠르게 한 결과, 그림 1.의 (c)와 같이 착색액은 관 입구에서 어느 정도의 거리에 이르러 불규칙성을 보이고,
(4) 다시 유속을 증가시킨 결과, 그림 1.의 (d)와 같이 불규칙한 소용돌이가 되어 착색액은 관 단면 전체에 걸쳐 분산되는 유동을 볼 수 있다. 이와 같은 상태를 난류라 한다. 물론 천이는 층류에서 난류로 변해가는 중간 과정을 말한다.
레이놀즈는 이상의 실험 결과를 종합하여 층류와 난류에 대해서 다음과 같은 관계식을 세웠다.

참고 자료

PERRY´S CHEMICAL ENGINEERS´ HANDBOOK Robert H. Perry, Don W. Green
McGraw-Hill 1997년 2-91
유체역학 이승목, 김규한, 박창근 공저
동화기술 1997년 P. 90~92
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