[화공단위조작실험]수평관 흐름의 마찰손실_결과레포트

소개

수평관 흐름의 마찰손실 실험 결과레포트 입니다.
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목차

1. Title
2. Date
3. Apparatus & Reagents
4. Results
5. Discussion
6. Reference

본문내용

Discussion
5.1. 실험 원리에 대한 정리
본 실험에서는 수평관 흐름에서의 마찰 손실을 물, 수은 마노미터를 통해 측정한 압력차로 계산한다. Figure 1,2의 실험 기구에서 펌프를 통해 수평관을 통해 물이 흐르게 하였으며 수평관의 두 지점에 연결된 물, 수은 마노미터를 통해 수두차를 측정함으로써 두 지점에서의 압력차를 계산하였다. 또한 일정 시간동안 흘러나온 물의 부피를 측정하여 유량을 구하였고 이를 단면적으로 나누어 평균유속을 계산하였다. 구한 값을 수평관 흐름에서의 압력차-마찰계수-마찰손실의 관계에 대입하여 마찰손실, 마찰계수 f를 계산하였다. 이때 각 흐름의 레이놀즈 수를 구하여 범위에 맞는 적절한 식을 사용하였다.

5.1.1. 수평관에서의 비압축성 유체의 흐름
Figure 3에 수평관을 흐르는 비압축성 유체의 완전 발달된 정상상태 흐름을 나타내었다. 유체 중의 원판 모양의 한 유체 요소를 가정하면, 이 원판의 중심은 수평관의 중심축과 동심이며 정상상태, 완전 발달 흐름이기 때문에 F=0이고 운동량 보정인자와 평균유속이 원판의 양면에서 동일하다. 따라서 단면적이 인 유체 요소에 대해 운동량 수지식을 적용하면 다음과 같다.

<중략>

5.2. 실험 결과에 대한 설명
본 실험에서는 수평관에서의 벽면마찰(h_fs)-마찰계수(f)-벽전단응력(τ_w)-압력차(∆p_s)의 관계를 통해 마찰손실과 Fanning의 마찰계수 f를 계산하고 이를 이론값과 비교하였다. 실험에서 사용한 수평관의 직경은 3mm이며 마노미터가 연결된 두 지점 사이의 거리는 524mm였다.
마노미터의 수두차를 통해 압력차를 측정하고 이를 관계식에 대입하여 마찰손실과 마찰계수를 계산하였다. 실험에서 사용한 수평관의 길이는 524mm로, 비교적 짧은 길이의 관이다. 따라서 식 (1)에서 L이 작으므로 마찰손실 h_fs가 너무 작아 잘 관찰되지 않을 수 있기 때문에 관의 직경(D)을 작게 하여 h_fs가 커지게 함으로써 마찰손실을 관찰할 수 있도록 하였다.

참고자료

· Warren L. MaCabe 외 2, 단위조작, McGrawHill Education, 83-85 (2017)
· Warren L. MaCabe 외 2, 단위조작, McGrawHill Education, 96-98 (2017)
· Warren L. MaCabe 외 2, 단위조작, McGrawHill Education, 95-96 (2017)
· Warren L. MaCabe 외 2, 단위조작, McGrawHill Education, 102-103 (2017)
· www.wikipedia.org, Darcy friction factor formulae