관마찰 손실

소개

-비압축성 유체 관내 흐름, 유체 마찰로 압력차가 발생한다. 이 압력차로 마찰계수를 측정, 관마찰 손실을 알아본다.
-각 밸브의 형태를 살펴보고, 그 차이점을 알아본다

목차

1.실험목적
2.실험이론
3.실험방법
4.결과
5.결론

본문내용

1. 실험목적
- 비압축성 유체 관내 흐름, 유체 마찰로 압력차가 발생한다. 이 압력차로 마찰계수를 측정할 수 있다.
-각 밸브의 형태를 살펴보고, 그 차이점을 알아본다.

2. 이론
- 관유동에 의한 마찰로 생기는 압력강하 이외에 다른 종류의 압력손실이 발생된다.
이러한 기타 손실은 관의 입고, 급격한 단면변화, 밸브나 관이음, 곡관이나 관의 출구에서 발생하는데 이를 통상적으로 부차적 손실(minor loss)이라고 칭한다. 각종 밸브나 관이음에서의 손실에 대한 데이터는 다음 두 가지 형태로 제시된다. 첫 번째는 유동유체의 속도수두의 항으로 표시된다.

h = 마찰손실
K = f (조도, Re, 밸브 or 관이음, 기하학적 형상) 마찰계수
g = 중력가속도
v = 평균 유속 (m/s), 부피유속/단면적

여기서 K값은 조도증가에 따라 증가되고, 레이놀즈수 증가에 따라서 감소되지만, 주로 밸브나 관이음의 기하학적 형상에 따라 크게 좌우된다.
예를 들어, 게이트밸브(gate valve)의 경우는 부분적으로 밸브가 열려있는 경우 손실계수가 아주 크게 나타나는데, 전체 단면의 3/4정도가 열려있는 경우 완전히 열린 밸브에 비해 5배의 손실계수가 증가되고, 전체단면의 3/4 이 닫혀있는 경우 완전히 열린 밸브에 비해 120배의 손실계수 증가를 보인다. 이와 같이 밸브의 열림의 정도에 따라 손실계수 K가 급격히 변하므로 K값을 정확히 평가하기란 어려운 일이다.
두 번째 방법은 관이 상당길이(equivalent length of pipe)인 Leq를 사용한다.

직관(straight pipe)의 자체길이에 대한, 부차손실에 의해 발생한 부가길이라 할 수 있다.
밸브나 관연결점 뿐만 아니라 대부분의 파이프는 입구, 출고, 단면감소, 증가 및 점진확대 곡관 부의에서 급격한 변화를 갖는다. 이들 손실 중의 하나인 돌연확대의 손실은 실험값과 잘 맞는 결과값을 계산할 수 있으며, 손실 수두는

로 계산할 수 있다. V1은 상류, V2는 하류의 유속이다. 이러한 조건은 파이프가 수조나 큰 탱크에 연결되어 있는 경우를 들 수 있다. 위 식은 관의 속도수두와 같은 손실을 나타낸다. 즉, 유체유동에 따른 운동에너지는 내부에너지로 변화되고 압력수두라 할 수 있다.

참고자료

· 유체역학 (개정, 6판)
· Frank M. White 저, 조강래 역, McGrawHillKorea