분류충격 실험, 분사충격 실험

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 배경이론
3. 실험장치 및 기구
4. 실험방법
5. 실험 결과
6. 고찰

본문내용

1. 실험 목적
압력수두를 갖는 유체를 기계적인 일로 변환하는 방법 중에서 압력 수두의 유체를 분류인 고속의 유체로 가속시켜 사용하는 방법이다. 분류가 평판 및 반구 컵에 충격을 주어 발생되는 힘을 측정하여 분류의 운동량과 유량의 관계를 비교 고찰한다.


2. 배경이론

[그림1] 만곡 충격판 위의 분사

[그림1]과 같이 이 실험은 분사(jet)가 스프링에 고정된 충격판을 가격함으로써 반작용을 일으킬 때 힘은 유체 변화로 인해 발생된다. 유체에 작용한 이 힘은 유체에 운동량 변화률과 같다는 운동량 방정식에 의해 간단하게 초기와 최종 시간 사이의 운동량 변화율의 차이를 이용해 구할 수 있다. 일반적인 경우 분사의 운동량 흐름률은 인데, 은 단위시간당 질량인 질량유량(mass flow rate) 이고, 는 충격판에서의 분사속도이다. 분사가 각도 로 충격한 후의 운동량 흐름률은 x방향에서 가 되므로 유체가 가한 힘은()가 되는 바, 연직방향의 힘은 다음 식과 같이 쓸 수 있다.

<중 략>

6. 고찰

이 실험은 노즐에서 나오는 물이 충격판을 칠 때 생기는 충격량을 측정하여 이를 운동량의 변화율과 비교함으로써 운동량을 고찰하는 실험이었다.
분류의 운동량의 변화량과 날개가 받는 충격력을 관찰하면 세 가지 날개의 경우 모두 충격량은 분류가 가지는 운동량에 대체적으로 비례하는 것으로 나타난다. 또 ρQV1 과 충격력 F 사이의 관계 그래프에서 직선이 원점을 통과하지 않고 있어 분류가 분사되지 않을 경우에도 충격력을 날개가 받는 것으로 나타났고 이는 저울대가 초기 평형상태에 오차가 있었음을 뜻한다고 추측할 수 있다.
먼저 평판형 날개를 사용한 실험에서는 콘형과 반구형에 비해서는 비교적 실험값이 잘 나왔다. 오차율 또한 4%로 적었고 이론식에서는 F/값이 1이 나와야 하는데 1.04라는 수치가 나왔다. 여러 가지 오차 요인을 고려하면 이정도 수치는 양호하다고 할 수 있다. 콘형 날개를 사용한 실험은 오차가 좀 큰 편이었다. F/이 이론으로는 1.5가 맞지만 실험에 의하면 1.733이라는 수치가 나왔고 오차율은 15.5%였다. 또한 반구형 날개의 경우 이론은 2, 실험에 의한 것은 1.89가 나왔고 오차율은 5.5%였다.

참고 자료

없음