레이놀즈 수 측정 결과 보고서

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 실험고찰
7. 사용기호

본문내용

레이놀즈 수 측정

실험목적
- 층류와 난류의 현상을 관찰하고 그 본질을 이해한다.
- 뉴턴유체와 비 뉴턴유체의 레이놀즈수(Re)에 대한 개념을 이해하고, 실험으로 레이놀즈수를 계산한다.
- 천이영역에서 유체 흐름의 특성을 관찰하고, 임계유속에서의 레이놀즈수를 계산한다.

실험이론
1) 레이놀즈 수
일반적으로 층류나 난류와 같은 유체의 흐름상태는 관의 직경, 유체의 밀도, 점도 및 유체의 속도의 영향을 받는다. 변수들을 조합한 레이놀즈 수는 관성력과 점성력의 비로 정의되며 다음과 같이 표현된다.

2) 유체 유동의 종류
유체의 흐름상태는 유체가 흐르는 영역의 크기와 유체의 제반 물성치 및 시간당 유체의 흐름량에 의존되며 이러한 변수들은 레이놀즈 수의 크기에 따라 분류된다.

① 층류(Laminar flow) : NRe<2100인 영역이며 유체의 흐름은 평행으로흐르면서 교차류나 소용돌이(eddy)가 존재하지 않는 상태이다. 유체의 혼합이 거의 발생되지 않는다.
② 전이류(Transition flow) : 2100< NRe<4000인 영역으로 층류에서 난류로 흐름영역의 이동이 이루어지는 범위로 층류와 난류가 공존한다.
③ 난류(Turbulent flow) : 4000< NRe인 영역으로 유체의 흐름은 불규칙적이고 매우 빠른 유속을 나타내며 소용돌이(eddy)에 의한 강한 혼합현상과 혼합효과가 매우 높은 영역이다.
④ 하임계 레이놀즈 수 : NRe=2100인 영역으로 층류에서 전이류로 이동하기 시작하는 경계조건의 흐름을 의미한다.
⑤ 상임계 레이놀즈 수 : NRe=4000인 영역으로 난류에서 전이류로 흐름상태가 이동되어 가는 경계점을 나타낸다.

위의 대표적인 구분은 유동의 모양, 표면의 거칠기, 입구유동 내의 변동량의 정도 등에 따라 다소 다를 수 있다. 따라서 파이프의 입구를 둥글게 하고, 벽을 매끈하게, 입구에서 고요하게 흐르도록 하면 유동에 따른 임계 레이놀즈 수는 상당히 높아질 수 있다. 다른 형상에서의 유체흐름은 완전히 다른 천이 레이놀즈 수를 가진다.

참고 자료

부경대학교 화학공학과 화학공학실험Ⅰ 강의노트
Yunus A.Cengel, Afshin J.Ghajar 공저, Heat and Mass Transfer(Fifth Edition), Mc Graw Hill Education(2015), p.388-390, 918(table A-9)
Frank M. White(조강래, 유정열, 강신형 공역), 유체역학(7판), Mc Graw Hill Education (2015), p366-371