레이놀즈 실험 예비 레포트

소개

레이놀즈수 구하기 실험 예비레포트 입니다.
이론 짱 많습니다.

목차

실험제목
실험목적
기기 및 초자
이론적배경

본문내용

1. 레이놀즈수(Reynold`s Number)
어떤유체(fluid)가 관(pipe)이나 도관(conduit)을 통해서 흐를 때 여러가지 조건으로 흐르게 되나 흐름은 역시 두 가지 모양으로 흐르게 된다. 즉 층류(Laminar Flow)와 난류(Turbulent Flow)의 흐름인데 이것은 관의 직경 D와 유체의 속도 v,밀도 ρ 및 점도 μ 의 관계에서 얻을 수 있는데 이 수를 레이놀드수라 하며 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.

여기에서 가 2100이하일 때의 흐름을 층류, 4000이상일 때의흐름을 난류, 2100 ～4000사이를 임계영역으로 구분한다.이 상태를 Reynold라는 사람이 흐름에 유색 잉크를 흐르게 하여 흐름의 모양을 살펴본 것을 기초로 하여 본 실험을 한다. 그는 물이 들어 있고 벽이 유리로 된 탱크 안에 수평 유리튜브(tube)를 설치하고, 튜브 안에서의 유량을 밸브(valve)로 조절하였다. 튜브 입구를 나팔꽃처럼 벌리고, 위에 플라스크(flask)로부터 튜브 입구 흐름 중에 미세한 물감 줄기를 도입하였다. 레이놀드는 유량이 적을 때에는 물감 줄기가 흐름에 따라 고스란히 흐르며, 교차혼합이 일어나지 않음을 알았다. 이 색깔 띠의 거동으로부터 물이 평행한 직선으로 흐름을 분명히 알 수 있었는데, 이 흐름이 곧 층류이다. 유량을 증가시키면 임계속도(critical velocity)에 이르게 되는데, 이 때부터 물감줄기가 파형이 되고 점점 없어져서 마침내 물이 흐르는 단면 전체에 퍼진다. 이러한 물감의 거동으로부터, 물이 더 이상 층류로 흐르지 않고 교차흐름 및 소용돌이를 이루며 흐른다는 것을 알 수 있다. 이러한 운동형태가 난류이다. 이번 실험을 통해 레이놀드수를 명확히 이해하고 층류와 난류를 이해한다.

2. 난류(turbulent flow)의 성질
난류는 흐르는 유체와 공존하는 여러가지 크기의 소용돌이(eddy)로 이루어진다. 큰 소용돌이가 연속적으로 생기고 이것이 보다 작은 것으로 파괴되며 다시보다 작은 소용돌이를 발생한다. 마지막의 간단한 소용돌이는 사라진다. 일정한 시간과 부피중에는 여러가지크기의 소용돌이가 존재한다. 가장 작은 소용돌이의 지름은 약 1 mm이다. 이보다 작은 소용돌이는 점성 전단에 의해 빨리 파괴된다. 소용돌이 안에서의 흐름은 층류이다. 가장 작은 소용돌이라고 해도 약 10개의 분자를 포함하므로 이는 모두 현미경적 크기이다. 또한 난류는 분자현상이 아니다. 관에서의 흐름 이외에도 다른 방법으로 고체 경계와 접촉되거나 두 층의 유체가 서로 다른 속도로 흐를 때 난류가 생긴다. 앞의 난류를 벽 난류 (Wall turbulence) 라하며 뒤의 것을 자유 난류 (Free turbulence) 라 한다. 벽 난류는 유체가 폐쇄 또는 개방유로에서 흐를 때나 흐름 중에 잠겨있는 고체를 지나서 흐를 때 생긴다. 자유 난류는 정체 유체에서 분사흐름이 도입되거나 경계층이 고체벽에서 분리되어 유체 본체로 흐를 때 생긴다.


내용중 일부 입니다.

참고자료

· ●UNIT OPERATIONS OF CHEMICAL ENGINEERING, McCabe Smith Harriott, 7th edition
· ●단위조작 / Warren L. McCabe; Julian C. Smith; Peter Harriott [공저]; 이화영; 전해수; 조영일 공역.
· ●http://www.imadang.co.kr
· ●네이버 사전
· ●http://bz4.kr/zbxe/2204
· ●단위 조작, Easy manual, 고용식 저, 선학사