Reynolds Number 결과레포트

목차

1. Abstract

2. Experiment
① 실험 기기
② 실험 방법

3. Result & Discussion
① Result
② Discussion

4. Conclusion

본문내용

1. Abstract

레이놀즈 수란 관성력을 점성력으로 나눈 값으로 유체의 흐름에 대한 무차원 수이다. 따라서 흐름의 규모에 관계없이 같은 값을 가질 수 있어 여러 분야에 사용될 수 있다. 유체의 흐름은 그 형태와 레이놀즈 수의 크기에 따라 3가지로 나뉜다. 각 유체의 층이 평형을 이뤄 서로 섞이지 않고 잘 정렬된 형태로 흐르는 층류 흐름, 와류가 형성되어 무작위적인 방향으로 유체 입자가 혼합되면서 정렬되지 않은 형태로 흐르는 난류 흐름, 그리고 층류와 난류가 교대로 바뀌며 동시에 관찰되는 전이 영역이 있다.

본 실험에서는 Reynolds Apparatus를 이용해 유체의 흐름 형태를 관찰하고 이에 따른 레이놀즈 수를 계산해보았다. 먼저 장치에 물을 가득 채워 수조 내 물이 넘쳐흐르면서 가득 찬 상태를 유지하는 정상 상태를 만들어준다. 유량 밸브를 열어 수조 내 물을 배출하면서 유리관 내 유체에 일정 유속을 형성해주고 잉크 밸브를 열어준다. 잉크는 유리관 내 유체 흐름을 따라 흐르기 때문에 눈에 보이지 않던 흐름의 형태를 육안으로 확인할 수 있게 해준다. 유량 밸브를 조절해 그 흐름에 변화를 주면서 잉크의 흐름을 관찰해 층류, 난류, 전이 영역 중 어느 상태에 해당하는지 분류해본다.

흐름의 형태를 육안으로 관찰해 각각 층류, 전이 영역, 난류로 구분하여 유속을 측정하고 레이놀즈 수를 계산했다. 구한 레이놀즈 수를 이론값의 범위와 비교해본 결과 모두 예측한 것과 같은 흐름의 형태에 해당하는 것을 확인할 수 있었다.

2. Experiment
① 실험 기기
(1) Reynold’s Apparatus : 유체에 잉크를 섞어 관을 통해 흘려 보내주면서 유체 흐름의 레이놀즈 수를 측정하고, 잉크의 흐름을 육안으로 확인해 이 흐름과 레이놀즈 수 사이의 관계를 파악하는데 사용한다.
(2) Stop watch : 배출되는 유체를 비커에 받는데 걸리는 시간을 측정한다.

참고 자료

2020 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
James O. Wilkes, “Fluid Mechanics for Chemical Engineers”, 한산, 128-134, 510-512p (2008)
Yunus A. cengel, “Fluid Mechanics”, McgrawHill Korea, 143-149, 260-261p (2005)
허원회·김선일, “알기 쉬운 유체역학”, 성안당, 189-191p (2008)