2020 Reynolds Number 예비

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적
유체에 대해 이해하고, 층류, 전이 영역, 난류의 흐름 형태를 알아본다. 유체가 관을 흐를 때 발생하는 압력강하와 흐름 형태를 구분하는 레이놀즈수를 이해한다. Reynolds’ Apparatus에 유체가 흐르는 모양을 관찰하여 흐름 형태에 따른 레이놀즈수를 결정해본다.

2. 바탕 이론
- 유체(fluid)
유체는 일반적으로 기체와 액체를 종합하여 칭하는 말이다. 추가로 플라즈마까지 포함할 수 있다. 고체처럼 형상이 정해져 있지 않아 외부에서 가해지는 힘이나 전단응력에 의한 변형이 쉽다. 흐르는 성질을 가지고 있으며 물질의 종류에 따라 그 정도가 다르다.

- 유체의 흐름 형태
유체의 흐름 형태는 층류(Laminar Flow)와 난류(Turbulent Flow), 그리고 전이 영역(Transition State)으로 나눌 수 있다. 아래 Figure 1을 참고하여보면 층류는 평행하게, 난류는 불규칙하게 흐르고 있는 모습을 볼 수 있다. 층류는 난류와 비교하였을 때 비교적 느린 속도를 가지고 유체가 평행한 층을 이루며 흐르는 것이 특징이다. 난류는 그와 반대로 고속이며 불규칙적이고 와류(소용돌이)가 발생하는 흐름 형태이다.
유체의 흐름에서는 점성력과 관성력이 작용하는데, 층류는 저속이므로 점성력이 관성력보다 우세하고 난류에서는 관성력이 더 우세하다고 볼 수 있다.
이번 실험은 관 내 유체의 흐름을 관찰하는 실험으로 붉은 잉크의 흐름이 일정한 방향으로 평행하게 흐르면 층류, 불규칙한 흐름은 난류라고 판단한다. 전이 영역은 층류와 난류의 사이로 볼 수 있는데, 이를 눈으로 판단하는 것은 매우 어려운 일이다. 관에 충격이 가해지면 층류로 흐르던 유체가 난류가 될 수 있으므로 조심해서 실험을 진행하여야 한다.

참고 자료

2020 단위조작이론 및 실험1 실험노트, 2. Reynolds Number
2020 단위조작이론 및 실험1 예비세미나, 2조_Reynolds_Number
윤도영, 윌키스의 화학공학유체역학, 사이플러스, p.121-132, 2020
서명교 외 2인, 화공단위조작. 대웅, p.53-58, 1997
성기천, 김기준, 화학공학실험, 사이텍미디어, p.402-407, 2000