소개글
"레이놀즈 수 실험 보고서 작성"에 대한 내용입니다.
목차
1. 개요
1.1. 실험목적
1.2. 실험의 필요성
2. 이론
2.1. 유체의 정의
2.2. 점성
2.2.1. 점성계수의 의미
2.2.2. 동점성계수의 의미
2.3. 층류
2.4. 천이유동
2.5. 난류
3. 레이놀즈 수
3.1. 레이놀즈 수의 정의
3.2. 레이놀즈 수와 유동 형태의 상관관계
4. 실험 장치 및 방법
4.1. 사용 설비 및 기구
4.2. 실험 순서
5. 실험 결과
5.1. 실험 값
5.2. 레이놀즈 수 계산
5.3. 결과 분석
6. 결론 및 고찰
7. 참고 문헌
본문내용
1. 개요
1.1. 실험목적
본 실험의 실험목적은 다음과 같다.
1. Reynolds 실험장치를 이용해 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 천이유동인지를 파악하는 것이다. 이를 통해 레이놀즈 수와 유동 형태 간의 상관관계를 확인할 수 있다.
2. 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 레이놀즈 수를 계산하고, 레이놀즈 수와 흐름형태(층류, 난류, 천이영역)의 상관관계를 확인하는 것이다.
즉, 본 실험은 레이놀즈 실험장치를 이용하여 유체의 흐름 모양을 관찰하고 레이놀즈 수를 계산함으로써 레이놀즈 수와 유동 형태 간의 상관관계를 규명하는 데 목적이 있다.
1.2. 실험의 필요성
실험의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 실제 유체의 유동은 점성에 의한 마찰로 인해 이상유체의 유동보다 매우 복잡하다. 즉, 점성의 영향으로 인해 유동이 방해받게 된다. 둘째, 점성유동은 층류와 난류로 구분되는데, 본 실험을 통해 파이프 내부의 유체 유동 상태와 레이놀즈수와의 관계를 이해하고, 층류와 난류의 개념을 파악할 수 있다. 셋째, 실험을 통해 실제 유체의 유동 특성을 확인하고 레이놀즈수를 계산함으로써, 유체역학 이론의 실용성을 검증할 수 있다. 따라서 본 실험은 실제 유체 유동의 특성을 이해하고 레이놀즈수와의 상관관계를 파악하는 데에 필요성이 있다.
2. 이론
2.1. 유체의 정의
유체는 액체, 기체, 증기 등을 통틀어서 일컫는 말이다. 유체는 고체와 달리 그 형태가 쉽게 변화되며 일정량의 유체의 모양을 변형시키려고 하면 유체의 얇은 층이 다른 층을 미끄러져서 마침내 새로운 모양이 이루어진다. 이러한 변형 중에는 전단응력(shear stress)이 나타나게 되는데 그 크기는 유체의 점도(viscosity)와 미끄럼 속도에 따라 달라진다. 그러나 일단 새로운 모양이 형성되면 모든 전단응력은 소멸된다. 이때 유체는 평형상태에 있다고 말한다. 평형 유체에는 전단응력이 없다. 주어진 온도와 압력에서 유체의 밀도는 일정한 값을 가진다. 온도와 압력을 다소 변화시켰을 때 밀도가 별로 변화하지 않는 유체는 비압축성유체(uncompressible fluid)라 하고, 밀도가 민감하게 변화하는 것은 압축성유체(compressible fluid)라 한다.
2.2. 점성
2.2.1. 점성계수의 의미
점성 계수의 의미는 유체가 지닌 점성의 크기를 나타내는 유체 고유의 상수이다. 점성 계수는 유체의 내부 마찰력을 나타내는 척도로, 유체 분자 간의 상대적인 움직임에 대한 저항력을 의미한다. 즉, 유체 내부에서 한 층이 다른 층에 비해 상대적으로 움직일 때 발생하는 전단력(shear force)을 정량화한 값이다.
점성 계수는 온도의 영향을 크게 받는데, 온도가 상승할수록 점성 계수가 감소한다. 이는 온도가 높아지면 유체 분자 간 인력이 약해져 상대적인 운동이 수월해지기 때문이다. 반면 압력에 대해서는 점성 계수의 변화가 완만한 편이다.
점성 계수의 단위는 Pa·s(파스칼-초)로 표현되며, 이는 전단응력(Pa)과 전단변형률(1/s)의 비를 의미한다. 즉, 유체에 작용하는 전단응력이 1 Pa일 때 전단변형률이 1 1/s가 되는 것을 나타낸다. 따라서 점성 계수가 클수록 유체 내부의 마찰력이 크고 유동이 어려워진다.
2.2.2. 동점성계수의 의...
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참고 자료
나무위키 https://ko.wikipedia.org/wiki/레이놀즈_수
김승재외 2명 "단위조작" 동화출판사, 서울, 1996. ☞ p363
김학준 "단위조작실험“ 경남대학교출판부, 경남. 1998. ☞ p35, 36, 83
노윤찬외 3명 “단위조작실험” 도서출판 진영사, 서울. 1999. ☞ p2-23
박동원 “화학공학” 동아대학교출판부, 부산. 1999. ☞ p77, 78
이화영의 2명 “단위조작” 희중당, 서울. 1995. ☞ p40, 41
https://m.cafe.daum.net/entropy2006/3vMB/21?q=D_Zr7V3tcjm6o0&
밀도 : https://ywpop.tistory.com/4869
점성계수: https://loveduris.tistory.com/788
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