유체 마찰의 압력손실 관찰 [결과보고서]

소개

화공실험2 - 유체 마찰의 압력손실 관찰 [결과보고서]

목차

1. 요약
2. 실험목적
2.1. 마찰인자
2.2. Bernoulli 방정식
3. 이론
4. 실험방법
5. 실험 장치 및 재료
6. 실험 결과 및 고찰
7. 결론

본문내용

요 약
본 실험에서는 유체가 관을 흐를 때 부피와 시간을 측정하여 유속과 마찰손실을 구하는 실험이다.
시간은 5초 간격으로 하였고 확대관-축소관 일 때, 그리고 관의 길이가 0.45m 일 때와 0.9m 일 때, 나누어서 실험을 하였다.
관이 ∅11.1에서 ∅16으로 확대하는 확대관에서는 유속이 2.468m/s, 마찰손실이 0.1223 J/kg이 측정되었고, ∅16에서 ∅11.1로 축소하는 축소관에서는 유속이 5.009 m/s 마찰손실이 0.3966 J/kg 이 측정 되었다.
관의 길이가 0.45m 일 때는 유속이 5.043m/s, 마찰손실이 0.134J/kg이 측정되었고, 0.9m일 때는 유속이 5.126m/s 마찰손실이 2.407J/kg이 측정되었다.
본 실험을 통해서 확대관 보다는 축소관이, 관의길이가 짧은 관보다는 긴 관이 마찰손실이 더 크게 측정 된다는 것과 이러한 측정 결과 값이 베르누이(Bernoulli) 식에 적용된다는 것을 알 수 있었다.

[1] 실험목적
실험 17. 유체 마찰 손실 측정

뉴튼 유체가 관을 통하여 흐를 때, 관 및 관 부속품(밸브, 엘보우, reducer 등)에서 발생되는 압력손실을 관찰하고 이론에 의한 예측 치와 비교 분석한다.



[2] 이 론
2.1. 마찰인자
난류 흐름에서 전단응력 또는 마찰인자는
[1]
마찰인자는 벽 전단응력과 , 밀도 와 속도 인 흐름이 벽에 수직으로 충돌하면서 유발되는, 단위 면적 당의 관성 힘과의 비를 나타내는 또 다른 무차원 군이다.
좀 더 흔히 사용되는 또 다른 표현은 Fanning 의 마찰인자와 Moody의 마찰인자 이다.
․ Fanning의 마찰인자
[2]
․ Moody의 마찰인자
[3]

2.2. Bernoulli 방정식
1) 흐름은 정상상태 이며 일 효과는 없다. 즉, 유체는 일을 하지 않고 일이 유체에 가 해지지도 않는다.
2) 흐름은 마찰이 없다. 따라서 F=0이다. (긴 파이프의 경우에는 성립하지 않음)
3) 유체는 비압축성이다. 즉, 밀도가 일정하다.
이와 같은 상황에서 일반적인 에너지 수지는

참고자료

· 김민찬 역, 화학공학 유체역학, 도서출판 아진(2003).
· 서정목 외 6명, 화학공학실험, 공주대학교 출판부(2005).