[유체역학] 유량 측정 실험 (풍동) (A+자료)

소개글

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

목차

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

본문내용

2. 실험 관련 이론
○ 유량 측정
가. 체적식 및 면적식 유량계
체적식 유량계(volumetric flowmeter)는 관에 흐르는 유체를 직접 그의 체적으로 환산하여 주는 방법으로서 그림 1에서는 치차를 이용하는 방법을 보여주고 있다.

체적식 유량계
여기서는 유입압력차에 의해서 치차A가 화살표 방향으로 회전하면서 매회전마다 4V에 해당하는 체적을 압송하게 된다. 이때에 V는 그림에서 표시된 체적의 크기를 표시한다. 따라서 회전수만 알게 되면 어느 일정한 시간내에 수송된 유체의 총 체적량을 알 수 있게 된다.
이때에 수송된 유량을 Q, 회전수를 n, 누설된 유량을 q라고 할 때 여기서 유체가 기름일 때에는 누설유량 q는 거의 없게 된다. 한편 면적식 유량계는 유량을 적은

Q=4Vn+q

틈새의 교축면적을 변경시켜줌으로써 측정하는 방법이며 게이트식, 피스톤면적식, 로타식 등이 있다. 여기서는 로타미터(rotameter)를 설명하기로 한다. 이 로타미터는 그림 2에서와 같이 수직으로 세운 투명관 속에 부자가 있는데 이는 유체보다 무거우며 유량이 없을 때는 바닥에 정지하고 있다가 유체가 이 관에 유입되면 부자 주위의 간격을 지나서 흘러야 하므로 유량이 많을수록 윗쪽으로 부자를 올려밀게 된다. 따라서 유량은 가변관 단면적과 관련되며, 투명관에 눈금을 넣어서 직접유량을 계측하게 되어 있다. 부자가 관벽에 부착되는 것을 방지하기 위하여 부자 윗단에 나선 모양의 홈을 파서 유체를 흐르게 하여 부자를 회전시켜 관의 중심에 위치하도록 꾀한다.

로타미터

나. 벤추리미터(Venturimeter)



원추형 벤추리미터는 관류에 있어서 유량을 측정하는데 사용된다. 이 벤추리미터에서는 두 단면에서의 압력차를 측정함으로서 유량을 측정하게 되는데 아주 정확하게 유량을 측정할 수 있는 방법 중의 하나로 알려져 있다. 벤추리미터는 다음에 설명될 노즐이나 오리피스와 같이 관의 단면에 축소부분이 있어서 유체를 그 단면에서 가속시킴으로써 생기는 압력강하를 일으키게하여 유량을 측정할 수 있도록 하게 한다.
벤추리미터를 그림 3에 보여주고 있다. 이것은 약 20℃의 원추는 짧은 원통에 연결되고 다시 5°내지 7°의 확대관에 연결되어 있다. 이 때 확대부분의 원추각이 5～7°인 것은 확대부분에서 손실을 최소록 하기 위해서이다. 이 벤추리미터를 이용하여 어떤 관에서의 유량을 측정하고자 할 때에는 벤추리미터는 유동상태가 충분히 안정된 관의 부분에 설치하여 한다. 다시 말하면 이 벤추리미터가 설치된 바로 전방에 관의 연결부분이나 만곡부 등이 있게 되면 유량측정에 큰 오차를 가져오는 수가 많게 됨으로써 주의해야 한다.

참고 자료

-Foc & McDonald, Introduction to Fluid Mechanics, 사이텍미디어, 2000년, P.448～461
-홍익 유체실험실 http://hong-ik.com/hw19.htm
-두산 세계 대백과 encyber http://www.encyber.com/