2020 인하대 화학공학실험 A+ 유체유동 결과보고서

목차

1. 서론
2. 실험방법
3. 실험결과
4. 실험결과분석 및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

1. 서론
이번 실험은 레이놀즈 수를 기준으로 전이영역을 유속이 변함에 따라 달라지는 유량을 측정하고 그 측정값에 따라 유체의 흐름을 구분하는 실험이다. 유체의 흐름에 관한 식은 나비에-스토크 식이나 가정을 통해 간단하게 정리한 오일러 식, 베르누이 식으로 구할 수 있다. 총 7개의 다양한 관들의 밸브를 열어 시간마다 유량을 측정해 베르누이 식을 이용해 손실두를 구할 수 있었다. 공정 과정에서 최대 효율을 내기 위하여는 마찰 손실을 최소화해야 하기 때문에 손실두 측정을 통하여 에너지 손실을 최소화해야 한다. 손실두는 압력차와 운동에너지 보정 인자에 인해 크게 달라지는데 어떠한 관에서 실험하는지에 따라도 값이 달라진다. 즉 관의 직경이 넓고 마찰 부분과의 유속이 적을 때 압력강하도 작아지고 손실두 역시 작아진다는 것이다. 또한 송유관에서 기름은 층류로 흘러 유체의 혼합과 화학반응의 진행을 원활히 하게 하기 위해 열교환기 등에서 난류의 흐름이 필요하기도 한다. 이러한 경우들에는 관의 유속을 조절하는 등 원하는 조건에 맞게 조작이 필요하다. 이번 실험을 통해 정해진 내경의 관 내에 잉크를 흘려 밸브를 통해 유량을 조절해 유체의 흐름이 어떻게 변할지 관찰하고 해당되는 유량을 계산하여 레이놀즈 수를 직접 구해 이론과 실험 결과값을 비교할 수 있었다.

2. 실험방법
1. 레이놀즈 수 실험
① 레이놀즈 실험에 사용할 수조에 장치 하단 밸브를 풀어 탱크 장치 안에 어느 정도 물을 공급한다. 실험이 진행되는 동안 물의 높이가 일정하도록 수면 유지 관에 맞춰 조절한다. 단 수면이 넘치게 될 경우 기포가 발생하여 흐름에 영향을 주기 때문에 이점을 주의한다.
② 흐름을 정확하게 파악하기 위해 잉크 공급 장치에 검은색 잉크를 넣는다. 단 이 때 잉크를 먼저 주입하면 시작점에서 뭉칠 수 있으므로 관의 밸브를 열어 흐름부터 만들어 준다.
③ 유속에 따라 흐름이 층류일 때 3번, 난류일 때 7번을 각각 측정한다.

참고 자료

Warren L. McCabe 외 2인, McCabe의 단위조작 7th ed, McGrawHill, 2017, p.30-47, p59~80 p.83~108
인하대학교 화학공학과 / 공업화학•화학공학 실험교재 2020