관로마찰실험

소개글

공학 실험 레포트 [ 관로마찰실험 ]
-- 퀄리티 보장!!

본 내용은 여러 서적 및 웹 공유 자료나 전문 자료 등을 참고하여 제가 직접 수정, 작성한 내용입니다. 논문 서식을 사용하였고 실험레포트 외에 학습용으로도 사용할 수 있습니다. 후회없는 자료.

목차

1. 실험 목적 및 개요
1-1. 실험 목적
1-2. 관내 유동에 대한 개요

2. 실험 이론
2-1. 에너지 방정식을 이용한 수두손실의 정의
2-2. 주 손실 (major loss) 과 마찰계수 (friction factor)
2-3. 관이음 (pipe fitting) 에서의 부손실 (minor loss)
2-4. 유량의 측정 - 교축 유량계

3. 실험장치 구성
3-1. 관로 마찰 실험 장치
3-2. 장치의 개략도
3-3. 장치의 제원

4. 실험 방법

5. 실험 시 유의사항

6. 실험결과 및 비교토의
6-1. 주 손실 (major loss) : 15, 16 마노미터 관찰
6-2. 부 손실 (minor loss) 과 손실계수 (loss coefficient)
6-3. 토출 계수 (discharge coefficient)

7. 결론

8. 참고 문헌

본문내용

1-1. 실험 목적
유체를 이송시키기 위한 배관시스템에서 유체가 관내를 흐를 때는 여러 가지 시스템을 따져야 하는데 이는 관 벽면과의 마찰 및 급 확대/축소, 곡관부, 벤드, 엘보우, 연결부, 밸브, 기타 배관부품 등과 같은 관로의 형상들이다. 이와 같은 변화에 따른 유동의 수두손실이 발생하여 압력강하에 영향을 미치게 된다. 이때 관 벽면과의 마찰에 의한 손실을 주손실이라 하며, 이는 흐르는 유동이 층류 또는 난류인지에 따라 달라진다. 또한 주손실 이외의 나머지 손실을 통틀어서 부차적 손실(파이프 입구, 곡관, 관부속품(Pipe fitting)등의 유동손실과 마찰에 의한 손실이다.)이라하며, 속도수두에 비례하며 유동박리로 인하여 발생하게 된다.
관로 마찰 실험의 목적은 이와 같은 관로에서 발생하는 주손실과 부차적 손실을 관찰하고 손실의 측정법을 숙지하는 것이다. 또한 유량변화에 따른 수두손실을 측정하여 Darcy의 마찰계수 및 손실계수를 구하는 것이 목적이라 하겠다.


1-2. 관내 유동에 대한 개요
입구에서 충분히 덜어진 위치에서는 파이프 벽면에서 발달한 경계층이 관 중심에 도달하면서 유동은 완전히 점성유동이 된다. 중심의 비점성영역이 사라진 이후에는 속도형상은 아주 조금 변하게 된다. 거리가 증가해도 속도형상이 더 이상 변하지 않을 때, 유동은 완전 발달되었다 (fully developed)고 한다. 입구부터 완전 발달된 유동이 시작하는 위치까지의 길이를 입구길이(entrance length)라 한다.
그림 2-1. 관내 유동의 발달과정

완전 발달된 유동의 실제 형상은 그 유동이 층류인지 난류인지에 따라 다르다. 층류유동에서 입구길이 은 Reynolds 수의 함수이다.
(1.1)
파이프 내의 층류유동은 Reynolds 수가 2300보다 작은 경우에만 기대된다. 따라서 파이프 내의 층류유동에 대한 입구길이는 다음과 같은 정도이거나

대략 관 직경의 140배 정도이다. 난류유도에서는 유체층간의 혼합이 잘 되어 경계층이 빠르게 발달된다. 실험에 의하면 평균 속도형상은 입구에서 관 직경의 25∼40배가 되는 위치에서 완전 발달된 유동이 된다. 그러나 난류유동의 세밀한 특성은 파이프 직경의 80배 또는 그 이상에서도 완전 발달된 유동이 되지 않을 수도 있다.

참고 자료

(1) Introduction to Fluid Mechanics, 7th ed.
: Robert W. Fox & Alan T. McDonald, John Wiley & Sons, Inc. 2009.
(2) 응용 공학 실험 : 한국 항공대학교 출판부
(3) 위키 백과 : http://www.wikipedia.org/