유체 마찰 손실 결과보고서

목차

1. 실험 목적
2. 결과
3. 토의
4. 결론
5. 참고 문헌
6. 실험 Data 처리

[별첨] Data table 원본

본문내용

데이터를 살펴보면 보면 오차율이 크고 실험값이 이론값보다 큰 것을 볼 수 있는데 이는 실제 실험에 이론적인 식이 실제 실험조건과 일치하지 못하는 점이 많았기 때문. 앞서 언급한 것과 같이 실험 도구의 문제가 경향성마저 확인하기 어렵게 만든 가장 큰 요인이라고 판단. 하지만 실험기구의 찢어짐의 문제가 없었다 하더라도 다음과 같은 원인으로 어느 정도 오차는 발생했을 것이라고 추측.
1. 관 표면의 마찰손실에 의한 오차 –유체 흐름의 마찰에는 표면마찰과 형태 마찰 두 가지가 존재함. 이론 식은 형태 마찰에 관한 식이지만 점성을 갖는 물은 표면마찰이 생길 수 있음.
2. 정상상태 유지 – 급확대, 급축소, 밴츄리미터, 오리피스미터 실험에서 사용되는 식은 모두 연속의 식 유입량=배출량인 정상상태를 만족할 때의 식이 포함되어 있음. 이때 실험 중 완벽한 정상상태를 유지하지 못해 오차가 발생한 것으로 보임.
3. 전제조건에 의해 생신 오차 – 실험값을 구할 때 사용하는 식은 베르누이 방정식으로부터 구할 수 있는데 베르누이 방정식은 비압축성 유체이어야 하고, 점성력이 존재하지 않으며, 정상상태이어야 함. 그러나 실제 유체는 이러한 가정사항을 만족시킬 수 없어 오차가 발생할 수 있음.
4. 열에너지 – 와류가 형성됨에 따라 관의 표면과 마찰을 일으켜 기계적 에너지가 열에너지로 변해 손실이 생겨 오차가 커질 가능성이 있음.
5. 관 내의 기포 발생에 의한 오차 : 관 내의 기포를 완전히 제거하지 못하게 되면 유속 측정에 있어 오차가 발생할 수 있으며 수두를 측정하는 과정에 기포 때문에 압력측정에 오차가 발생할 수 있음.

유량에 따라 급확대, 급축소, 벤츄리미터와 오리피스 미터에서 압력강하를 비교하고 같은 유량에서 마찰손실의 크기를 비교하는 실험을 함. 실험 결과 경향성이 맞지 않는 부분도 있고, 오차가 1000% 이상인 실헙값을 통해 실험 도구에 문제가 있음을 알 수 있었고, 이에 대한 오차 원인을 자세히 분석하면 다음과 같음.

참고 자료

Warren L. McCabe 외 3명, 『단위조작 7판』, 이화영 외 3명, McGraw-Hill Korea(2005)
김병하 외 5명, 『유체역학』, 청문학(2011)