[실험레포트] 레이놀즈수 및 점도(Reynols number & Viscosity) 실험 결과레포트

소개글

"[실험레포트] 레이놀즈수 및 점도(Reynols number & Viscosity) 실험 결과레포트"에 대한 내용입니다.

목차

Ⅰ. Reynolds number
1. data & result
2. Discussion
3. 참고문헌

Ⅱ. Viscosity
1. data & result
2. Discussion
3. References

본문내용

2. Discussion

(1) 결과해석
레이놀즈 수는 유체가 관을 흐름에 따라 관의 직경과 유체의 특성들에 대한 비로 나타낸 무차원 수로써 정의는 다음과 같다.

분자 는 축방향으로 튜브를 따라 유체에 의해 운반되는 관성운동량의 플럭스이고, 분모 는 튜브의 점성 전단 응력(shear stress)에 비례한다. 즉, 유동 방향에 수직인 점성플럭스와 동일하다. 따라서 레이놀즈수는 흐름 방향의 관성 운동량 플럭스 대 흐름방향의 점성 운동량 플럭스의 비율이다. 점성력(viscous force)은 분자 간 인력의 표현이기 때문에 안정화되는 반면 관성력은 유체 요소를 분리하려는 경향이 있어 불안정해진다. 이에 따른 흐름형태에 대한 결과를 먼저 본다면 안정적인 층류는 점성력이 우세한 낮은 레이놀즈수에서 발생하고 불안정한 난류는 관성력이 우세한 높은 레이놀즈수에서 발생한다. 또한 층류는 점도에 의해 좌우되고 유체 밀도와 무관한 반면 난류는 유체 밀도에 의해 좌우되며 유체 점도와 무관한 경향을 가진다. 레이놀즈수와 흐름간의 관계를 간단히 정리하면 [Figure 1]과 같다. 흐름의 형태가 변화할 때 레이놀즈수를 임계 레이놀즈수라고 하는데, 보통 하임계 레이놀즈수는 2000, 상임계 레이놀즈수는 4000으로 알려져 있다.

유속이 느린 상황에서는 유체분자 간에 상호작용할 시간을 충분히 줄 수 있기 때문에 흐름에 있어 자기가 가지는 모멘텀을 주변 분자들에게 잘 전달해주면서 형태가 일정한 포물선 형태로 안정된 흐름을 가진다.

<중 략>

(3) 오차분석
1. intrinsic viscosity 계산에서 huggins 식과 kraemer 식간에 차이가 발생한 이유
Huggins eq는 reduced viscosity의 값들을 농도가 0일 때로 외삽하게 되면 intrinsic viscosity를 얻을 수 있고, Kraemer eq는 inherent viscosity의 값들을 농도가 0일 때로 외삽하게 되면 intrinsic viscosity를 얻을 수 있다. 이론상 두 식을 이용해 구한 intrinsic viscosity는 같아야 하지만 실제 실험에서는 0.0425(dL/g)의 오차가 발생하였다. 먼저 Huggins eq의 경우 비점도를 멱급수로 표현한 뒤 묽은 용액에서는 농도의 3승 항부터는 무시함으로써 다음의 식으로 도출된다.

참고 자료

James O. Wilkes, “Fluid Mechanics for Chemical Engineers (2nd)”, Prentice Hall
Ron Darby, “Chemical Engineering Fluid Mechanics (3rd)”, CRC Press
Faith A. Morrison, “An introduction to fluid mechanics”, Cambridge university press
COMSOL manual,
https://doc.comsol.com/5.5/doc/com.comsol.help.comsol/COMSOL_ReferenceManual.pdf
Robert J. Young, Peter A. Lovell. (2011) Introduction to Polymers. CRC Press
cone and plate viscometer manual,
https://www.brookfieldengineering.com/-/media/ametekbrookfield/manuals/obsolete%20manuals/dial%20m85-150-p700.pdf?la=en.
PVA solvents table,
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0142941882900101/pdf?md5=9f3246491d2cf7177b831cb268d4280e&pid=1-s2.0-0142941882900101-main.pdf&_valck=1