[유체역학] 유량 측정 실험

소개글

유체역학실험 과목에서 유량을 측정하는 실험 보고서 입니다. 내용 분량 모두 우수합니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험장치 및 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

-제목 : 유량측정 실험
1. 실험 목적
교축유량계의 원리를 이해하고 유량을 측정하는 방법을 숙지하고, 측정으로부터 억은 실험값과 이론값을 비교한다. 또한 유량, 압력차 및 유량계수와의 관계를 검토한다.
2. 실험 관련 이론
가. 벤투리 유량계(venturi flow meter)
벤투리 유량계는 관로의 일부에서 단면적을 변화시키면 속도에너지가 압력에너지로 변화하고 이값을 U자관 액주계를 이용하여 측정하고 Bernoulli 정리를 적용하여 관내에서 유동하는 유체의 유량을 측정하는 기구이다.
벤투리 유량계의 구조는 그림1에서 수축부의 수축각 α는 20°내외이고, 확대되는 확대부의 확대각 β는 5~7°로 되어있다. 그림과 같이 수평한 관내의 단면1과 2의 유동에서 에너지 손실이 없고 비압축성 유체로 가정하여 베르누이 방정식을 적용시키면
<식 >
에서
<식 >
연속방정식 에서
<식 3>
<식 2> 에 <식 3>을 대입하면
<식 4>
윗 식에서 이며, 유속 는 다음과 같이 나타낼수 있다.
<식 5>
즉 벤투리관에서 단면적이 다른 2개의 단면에서 압력 수두의 차를 액주계에 의하여 구하면 단면 2에서의 유속 를 구할 수 있고 이론적 유량 가 된다. 실제의 유량 는 벤투리관에서 손실을 고려한 유량계수 를 고려하면 다음식으로 계산할 수 있다.
<식 6>
그림 2와 같이 벤투리관과 U자 액주계를 이용하여 유량을 측정할 때 관내를 흐르는 유체의 비중량은 이고 U자관 내의 액체의 비중량은 이면 다음과 같이 유량을 구할수 있다.
<식 7 >
나. 오리피스(Orifice)
그림 3과 같이 과내부의 유동중에 오리피스를 설치하면 오리피스 전후에서 d속의 변화와압력의 변화가 나타나며, 압력의 변화를 액주계로 측정하면 관내부를 흐르는 유체의 유량을 구할 수 있으며, 오리피스에 의한 유량측정원리는 벤투리관에 의한 유량측정 원리와 동일하다. 그림과 같은 관내의 수평유동에서 오리피스 전후의 유동단면1과 2의 유동에서 에너지 손실이 없다고 가정하여 베르누이 방정식을 적용시키면
<식 8>
에서
<식 9>
연속방정식은 오리피스를 통과한 직후의 유동단면적의 수축현상을 고려한 수축계수 로 나타내면 다음과 같다.

참고 자료

유체역학 / 이명호 외 공저/ 보성각/ 2004. p181~185
Fox & McDonald, 1999, Introduction to Fluid Mechanics 5th,
Scitech Media
http://sfel.enets.co.kr