레이노즐 수와 점도 실험 레포트

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 레이놀즈 수
2) 층류
3) 난류
4) 한계유속
5) 천이유동(transition flow)

3. 실험방법

4. Data and Result

5. Discussion

6. Data and Result

7. Discussion
1) 토크식 유도
2) Cone과 plate 사이 각도의 크기 에 따라 점도 측정에 미치는 영향
3) 오차분석

본문내용

레이놀즈 수는 무단위의 수치가 되어, 어떠한 계열의 단위로부터 계산할지라도 같은 수치로 된다. 수류를 주로 하는 상온 액의 흐름 실험에 의하여 Re 2000 이하인 경우 흐름은 층류가 되고, Re 2000 이상인 때 난류화하는 것이 밝혀졌다. 고온의 용융 금속에 대한 확인은 없으나, 이론적으로는 용융 금속의 흐름에 있어서도 이 경계치는 같은 수치가 되어야 할 것이다. 용융금속은 대체로 밀도가 크고, 점성계수가 작으므로 그 흐름은 난류화되기 좋다. 또한 레이놀즈 수는 유로를 흐르는 유체의 마찰계수를 결정하는 수치로서 의미가 있다.

2. 층류
흐트러짐 없이 일정하게 규칙적으로 흐르는 흐름을 말한다. 층류에서 흐름의 섞임이 거의 발생하지 않으며, 파이프 벽에 평행하게 움직인다. 층류는 Poiseuille식이 성립하는 영역에서 일어나는데 이 식에서 보면 압력강하 가 부피유량 Q의 1승에 비례한다.

3. 난류
난류는 불규칙하게 움직이면서 서로 섞이는 흐름으로 난류는 한 점에서 속도의 크기와 방향이 계속해서 변하므로 흐름이 잔잔하다 할지라도 바람이나 강은 일반적으로 난류이며, 전체적인 흐름이 일정한 방향으로 움직이더라도 공기 또는 물은 소용돌이를 친다. 대부분의 유체는 난류이지만 유체 속을 움직이는 물체의 앞부분이나 관의 내면, 또는 점성이 큰 유체가 폭이 좁은 수로를 천천히 움직이는 경우처럼 물체의 표면과 매우 가까운 부분에서는 층류가 나타난다. 난류의 대표적인 예로는 송유관 속의 기름의 흐름, 용암의 흐름, 기류 및 해류가 있다.

4. 한계유속
층류와 난류의 경계층 유속을 한계유속이라 하는데 다음과 같이 상한계 유속과 하한계 유속이 있다.
1) 상한계 유속 : 흐름상태가 층류 상태로부터 유속이 증가되어서 난류상태로 변할 때의 한계유속을 말하며 이것을 상한계 레이놀즈 수라고도 한다.
2) 하한계 유속 : 이 경우는 난류 상태로부터 유속을 감소시켜 층류상태로 변화시킬때의 한계유속을 뜻한다. 이것을 하한계 레이놀즈수 라고도 한다.

5. 천이유동(transition flow)
천이유동은 층류에서 난류로 바뀌어가는 중간 지점의 유동이다. 층류에서 난류로 바뀌어가는 중간형태의 유동인데 난류나 층류 범주에 넣을 수 없는 특성이 있는 유동을 의미한다.

참고 자료

https://ko.wikipedia.org/
J.O.Wilkes, Fluid mechanics for chemical engineers, Prentice Hall p128-134
이병철, 화학공학실험, 피오디월드, 2010, pp.23-30
김학준, "단위조작실험“ 경남대학교출판부, pp35~36,p83(1998)
단위조작 7th ed / McCabe, Warren L / Mc Graw Hill / 2001
James O. Wilkes, Fluid Mechanics for Chemical Engineers,
Leo H O Hellstrom 외 4명, Errors in parallel-plate and cone-plate rheometer measurements 3. Barnes, Howard A, An Introduction to Rheology
John Wiley Properties and Behavior of Polymers, 2 Volume Set, Wiley.