기계공학실험 - 파이프유동실험

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목차

1. 실험목적
2. 배경 이론
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과분석 및 고찰

본문내용

1. 실험목적
- 급확대, 급축소, 엘보우 형상의 파이프 내부 손실을 계산할 수 있다.
- 실험을 통해 손실 계수(K) 값을 도출하고, 이러한 손실들이 어떠한 영향으로 발생하는지 알 수 있다.

2. 배경 이론
- 급확대
* Mass equation : Q = A1V1 = A2V2
* Momentum equation : ∑F = ∑(ρQV)out - ∑(ρQV)in
* Energy equation : p1/γ + V12/2g = p2/γ + V22/2g + hL

∑F = ∑(ρQV)out - ∑(ρQV)in
⇒ p1A1 + P1(A2 – A1) - P2A2 = ρQV2 - ρQV1
⇒ (p1 – p2)A2 = ρQ(V2 – V1)
⇒ (p1 – p2)/γ = Q(V2 – V1)/(gA2) (ρ = γ/g)

(p1 – p2)/γ = Q(V2 – V1)/(gA2)
⇒ (p1 – p2)/γ = (V1A1/gA2)(V1A1/A2 – V1)
⇒ (p1 – p2)/γ = (V12/g)((A1/A2)2 - A1/A2)
⇒ (p1 – p2)/γ = (V12/g)((V2/V1)2 – V2/V1) (Q = A1V1 = A2V2)

p1/γ + V12/2g = p2/γ + V22/2g + hL
⇒ (p1 – p2)/γ = V22/2g – V12/2g + hL

∴ (p1 – p2)/γ = (V12/g)((V2/V1)2 – V2/V1) = V22/2g – V12/2g + hL

hL = V12/2g – V22/2g + (V12/g)((V2/V1)2 – V2/V1) = V12/2g – V22/2g + V22/g – V1V2/g
= (V12 + V22 – 2V1V2)/2g = (V1 – V2)2/2g : Borda-Carnot equation
hL = (V1 – V2)2/2g = (V12/2g)(1 – V2/V1)2 = (V12/2g)(1 – A1/A2)2

* Loss coefficient
KL = (1 – A1/A2)2

참고 자료

https://damassets.autodesk.net/content/dam/autodesk/www/pdfs/Moldflow2019_Coolant_Flow_Validation.pdf (elbow KL)
http://contents2.kocw.or.kr/KOCW/document/2017/chungbuk/leehojin/3.pdf
http://contents2.kocw.or.kr/KOCW/document/2017/chungbuk/leehojin/3.pdf