레이놀즈 수(NRe) 측정 및 레이놀즈 수와 유체 흐름의 특성 결과

소개

레이놀즈 수(NRe) 측정 및 레이놀즈 수와 유체 흐름의 특성 결과

목차

1. 목적
2. 이론
3. 실험 기구
4. 실험방법
5. 결과
6. 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 목적
Reynolds 실험 장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악한다. 또한 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 기존의 f-NRe 그래프와 비교함으로써 Reynolds 수와 흐름형태(층류, 난류, 전이영역)의 상관관계를 연구한다.

2. 이론
2.1 흐름의 형태
- 층류(larminar flow)
· 유체가 평행한 층을 이루어 흐르며, 층 사이가 붕괴되지 않음.
· 측방혼합(lateral mixing)없이 흐름.
· 모멘텀 확산이 높고, 모멘텀 대류가 낮으며, 압력 및 속도가 시간에 무관한 유동 (유체 동역학적)
· 난류와 반대되는 용어.
· NRe < 2100 (어떤 책에서 < 2400으로 정의)

<중 략>

이번 실험에서 층류, 난류, 전이영역 각각의 흐름을 직접 확인하고, 유속을 측정하여 레이놀즈 수를 직접 계산하여 문헌값과 비교해 보았다. 먼저 레이놀즈 측정장치에 물을 가득 채운 후 물의 유입속도와 유출속도를 맞추어 정상상태가 되도록 조절해 주었다. 그 이유는 실험 중 수면이 흔들리거나 움직이면 육안으로 확인해야 하는 잉크의 흐름을 제대로 볼 수 없기 때문이다. 물이 위아래로 흔들리면서 난류에서 관측되어야 하는 eddy가 층류의 영역에서도 보일 수 있기에 물이 흔들리지 않도록 조정해주는 것이 중요하다. 그리고 잉크솔루션을 적당한 양만큼 만들어준다. 잉크솔루션이 준비되면 잉크 주입통에 잉크를 붓고 잉크 유입량을 미리 밸브로 조절해본다. 실험을 하기 위한 조건을 다 만족시킨 후 유체의 속도를 위어로 조절하면서 층류, 전이영역, 난류의 순서로 흐름을 관찰하여보았다. 층류 실험에서는 1분 정도 간 유속을 흘린 뒤 배출구로 나오는 물을 받아서 그 양을 측정하였고, 전이영역은 30초 정도, 난류는 20초 정도로 물을 흘려주었다.

참고자료

· W. L. McCabe, J. C. Smith and P. Harriott, "Unit Operations of Chemical Engineering", 5th, ed, McGraw-Hill, 1991, p.33, 42, 77, 78 (희중당 번역판)
· Hinze, J.O.. Turbulence, 2nd ed., McGraw-hill, New York,1975.
· Schlichting, H. Boundary Layer Theory, 7th ed., McGraw-Hill, New York. 1979
· Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6th ed., Robert H. Perry
· http://www.joomla.edison.re.kr/interactiveContents/Prof_LeeSH/slide13.html
· http://www.cheric.org/education/prop/visc.pdf
· http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%86%80%EC%A6%88_%EC%88%98