[기초 공학 실험] 유체의 상태량 보고서

소개글

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목차

Ⅰ. 서론
1. 실험 목적
2. 배경이론
1) 점도
2) 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체
3) 점도와 압력, 온도의 관계
4) 레이놀즈 수
5) 점도계의 종류

Ⅱ. 본론
1. 점도계 원리
1) 점도계의 측정원리
2) %Torque 사용 이유
2. 실험 장비
1) rheometer
2) 스핀들(Spindle)
3) 온도계(Thermometer)
4) 유체(Fluid)
3. 실험 절차

Ⅲ. 결론
1. 실험 결과
1) 점도의 이론값
2) 점도의 실험값
2. 결과 분석
1) 결과 분석
2) 벽면에서 실험 시 오차 발생 이유
3. 오차 분석

Ⅳ. Reference

본문내용

1. 실험 목적
이상유체가 아닌 모든 실제유체는 점성을 가진다. 따라서 점도는 유체에 있어서 꼭 고려해야 하는 중요한 요소이다. 점도를 측정하는 것은 유체의 흐름을 이해하는데 중요한 역할을 하며 회전 원통식 점도계를 이용하여 점도를 측정하는 방법을 익히고 전단 변형률의 변화에 따른 유체의 점도를 측정하는 것이 목적이다. 부가적인 목적으로는 벽면에서의 측정 시 오차가 발생하는 이유가 있다.

2. 배경이론
1) 점도(viscosity)
유체의 끈적거림의 정도를 표시하는 것으로서 유체가 유동하는 경우의 내부 저항이다. 점성계수, 점성률이라고도 하며 유체 내의 여러 부분이 서로 다른 속도로 운동할 경우에 그 속도가 균일하게 되도록 작용하는 힘으로 나타난다. 고체의 경우 응력은 물질이 탄성 변형할 때 발생하고 유체의 경우 전단응력은 점성유동으로 인해 발생한다. 따라서 고체를 탄성체, 유체를 점성체라고 부르며 유체에서의 점도는 고체에서의 탄성과 같다고 볼 수 있다. 고체는 전단력을 받게 되면 탄성범위까지 전단 과정을 겪으나 전단력을 제거하게 될 시 탄성범위만큼 돌아온다. 그러나 유체는 전단력을 받게 되면 힘을 받은 방향으로 계속 운동하며 그 속도는 점도에 따라 다르다.
유체가 고체표면과 닿아있을 경우 유체분자는 고체표면에 부착하여 속도가 0이 된다. 이 때문에 고체 표면을 따라 흐르는 유체에서는 반드시 유체 내의 속도에 기울기가 생겨 점성이 작용한다. 유체 내의 속도에 기울기가 생긴 모습은 다음과 같다.

전단응력은 점성유동에 의해 발생하므로 정지 상태의 유체에선 전단응력이 없다. 전단응력을 측정함으로써 유체의 점도를 구할 수 있다. 유체는 가해진 전단응력과 유체 변형률의 관계는 다음과 같다.

그림 2는 초기 정지 상태에 있는 유체의 윗 평판에 힘을 가했을 때의 거동이다. 이 때 유체에 전단응력(Shear Stress)이 작용하게 되며 유체 내의 속도는 다음과 같이 표현할 수 있다.

참고 자료

강태곤 교수님, 유체의 상태량, 2018 기초공학실험 수업자료
층류, 난류, 임계 레이놀즈 수, 점도계, 뉴턴유체, 비뉴턴 유체 네이버 지식백과
rheometer, spindle, Viscometer wikipedia.org
Robert W. Fox 외 3인, Fluid Mechanics 8th edition, Wiley
KF-96-1000CS, KF-96-3000CS, KF-96-5000CS, www.shinetsu.net