파이프 유동실험(평행 관)

소개글

평행관에서 유속에 따른 파이프 유동을 관찰하여 보고 마찰계수와 손실 에너지를 구하여 보는 실험

목차

1. 실험 목표

2. 실험 이론
1) 직관손실(Major losses)
2) 마찰계수(Friction factor)

3. 실험 방법
1) 실험 준비
2) 유량측정 및 온도측정
3) 속도 및 Re 수 계산
4) 압력강하 및 마찰계수 계산
5) 실험반복

4. 실험결과
1) 고정값
2) 실험값

5. 실험결과 분석 및 고찰
1) 조별 토의
2) 개인적 고찰

본문내용

1. 실험목표
① 주변에서 쉽게 볼 수 있는 파이프유동의 원리와 특징을 이해합니다.
② 실험을 통하여 실제로 얻은 실험값과 책에서 설명하는 이론값을 비교하여 보며 손실에 대하여 생각해봅니다.

2. 실험 이론
① 직관손실(Major losses)
유체가 파이프 속을 흐를 때 파이프 표면과 유체가 맞닿는 부분에서 전단응력이 발생하고 이로 인해 생긴 마찰로 생기는 손실을 직관손실이라 합니다.

< 중 략 >

3. 실험 방법
① 실험준비
실험을 하려는 파이프라인을 제외한 모든 라인의 밸브를 잠가주고 물을 흘려보내지 않았을 때의 압력계를 확인하여 같은 압력상태인지 확인합니다.

② 유량측정 및 온도측정
파이프로 흘러들어가는 유량을 측정하기 위해 측정할 수 있는 최소단위인 1liter를 채우는데 몇 초가 걸리는 지 시간을 기록하고 1liter/sec로 유량을 구한 뒤 로 단위를 환산하여 줍니다. 또한 채워놓은 물의 온도를 온도계로 잰 뒤 보간법으로 물성치를 구하여 줍니다.

③ 속도 및 Re계산
계산한 유량을 넓이로 나눠서 파이프내의 유체의 속도를 구하여 줍니다. 구한 속도와 보간법으로 얻은 동점성계수를 이용하여 Re수를 구하여 줍니다. 이 때 Re이 난류의 영역에 있지 않은 경우 밸브를 조절하여 난류의 영역으로 맞추어 줍니다.

④ 압력강하 및 마찰계수 계산
계산한 Re수가 난류영역에 있을 경우 실험환경을 유지시킨 채로 압력계를 통해 압력강하를 계산하고 그 값으로 마찰계수f를 구한 뒤 이론값과 비교하여 봅니다.

⑤ 실험반복
같은 방법으로 각각 다른 유량에서 총 4번의 실험을 반복합니다.

< 중 략 >

5. 실험결과 분석 및 고찰
(1) 조별 토의

<실제 액주계의 표면>

<조별토의 사진>
실험을 하는 중 유량을 측정하고 속도를 구한 뒤 Reynolds수를 구하는 과정에서 Blacius 식에 대입하기 위한 범위인 를 만족하지 못하여서 직경을 자로 직접 재어보니 조교님이 가르쳐주신 직경과 달랐던 것을 확인할 수 있었습니다.

참고 자료

Phillip M. Gerhart & Andrew L. Gerhart & John I. Hochstein, Munson's Fluid Mechanics 유체역학 제 8판(강동진 외 8명 옮김), 퍼스트북, 2018, pp. 24~25(유체의 교란), 27~29(표면장력), 230~231(운동에너지계수), 306~309(실린더내의 정상 층류운동), 383~389(완전발달층류 파이프유동), 390(운동에너지계수), 392~394(난류유동의 특징), 405~408(파이프의 직관손실), 409~410(Haaland식), 461~465(유동박리현상), 734(물의 물성치)
http://www.jfccivilengineer.com/pipe_friction_loss.htm (Armfield C6-MKII10시험기 정보)