레이놀즈수의 측정 ( 유체의 흐르는 모양을 보고 층류, 난류를 구분하고 이론적 계산을 통해 실험 결과와 비교한다. )

소개글

화학공학과 유체역학 실험 - 레이놀즈수의 측정

목차

1. 실험목적
2. 이론
(1) Reynolds 수와 유체의 흐름
- 유체 의 흐름
- Reynolds 수와 층류-난류 전이
(2) Reynolds 수의 계산
(3) 비뉴턴 유체에서의 Reynolds 수의 계산
(4) 난류로의 전이가 시작되는 임계 Reynolds 수
3.실험 장치
4. 실험 방법
5. 추론

본문내용

1. 실험목적
Reynolds 실험장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악한다. 또한 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 기존의 f-NRe 그래프와 비교함으로써 Reynolds 수와 흐름형태(층류,난류,전이영역)의 상관 관계를 연구한다.

2. 이론
(1) Reynolds 수와 유체의 흐름
- 유체 의 흐름
유체가 관이나 도관에서 두가지의 다른 모양으로 흐르게 된다. 유량이 작을때는 유체의 압력강하가 유속에 비례하여 증가하지만, 유량이 크면 보다 빨리 대개 유속의 제곱에 비례하여 증가한다는 사실을 Osbone Reynolds 가 처음으로 그의 고전적 실험으로 증명 하였다. 레이놀즈의 실험 장치(아래 그림 1)에서 관속을 흐르는 물속에 액체 물감을 가늘게 흘러 보내면 층류 영역 에서는 물감 줄기가 흐름에 따라 흩어지지 않고 흐르지만 유속이 증가하여 임계속도(Critical Velocity) 에 도달하면 물감의 줄기가 파형이 되어 점점 흩어져서 교차흐름및 에디 흐름을 형성 하는 난류가 된다.

- Reynolds 수와 층류-난류 전이
흐름이 한형태에서 다른 형태로 바뀌는(층류->난류) 조건 즉 임계속도는 튜브의 지름, 액체의 점도, 밀도및 평균 유속등 네양에 관계되며 이는 다음과 같은 군으로 정의되고 이 군의 값에 따라 흐름의 종류가 결정된다. 이 군을 Reynolds 수(Nre) 로 정의 하며 Reynolds 수의 범위 값으로 흐름 형태를 구별할수 있다.

중략..

5. 추론
이번 실험은 Reynolds 실험장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악하는 실험이다. 그리고 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 기존의 f-NRe 그래프와 비교함으로써 Reynolds 수와 흐름형태(층류,난류,전이영역)의 상관 관계를 알아 보는 실험이기도 하다. 실험을 하면 수조 안에 관에 잉크를 흘려보내, 흐름의 세기에 따라 나타나는 것을 관찰할 것이다.

참고 자료

없음