관로 마찰 실험

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험장치
4. 실험순서
5. 실험 측정값
6. 실험 결과
7. 오차분석
8. 결론

본문내용

◆ 실험 목적
실생활 유체의 운동은 비점성 유체가 아닌 점성유체이다. 그리고 일반 가정집의 보일러 관에서, 국가와 국가, 도시와 도시를 넘나드는 가스관, 수도관, 송유관처럼 ‘관’(Pipe)은 우리 생활과 매우 밀접한 관련을 가지고 있어 유체의 흐름에 대해서 잘 알아야 한다. 따라서, 이번 실험을 통해 관내를 유동하는 점성유체의 마찰에 의한 주손실과 관의 형상이나 방향변화에 따른 부손실에 대해서 알아본다. 또한 실험을 통해 측정한 수두손실을 이용해 관 마찰계수와 레이놀즈수와의 관계를 파악한다. 이 실험을 통해서 관로에서 관에 흐르는 유체가 마찰에 의해 발생되는 수두손실과 관의 방향이나 크기가 달라져 유체의 방향이나 크기가 변하면서 발생되는 수두손실을 측정하여 관마찰계수를 구하고, 이러한 변화들을 이해함으로써 관로의 효율적인 설계를 목적으로 한다.

◆ 실험 이론
1.1 관내 유동에서 마찰 계수와 주손실 관계
1.1.1 마찰 계수
완전히 발달된 관내 층류 유동에 대하여 고찰해 보자. 관심이 되는 관내 유동에 대해 미세 제어부피를 설정하고 여기에 선운동량 방정식과 유체 점성의 정의를 적용하여 속도 분포를 구하면 포물선형을 얻게 된다.

<중 략>

주손실에서의 마찰계수를 측정하면서 오차가 전체적으로 15% 이하로 나왔다. 일단 마찰계수는 레이놀즈 수와 표면조도의 함수이다. 표면조도는 매우 매끈한 관으로 가정하였고, 레이놀즈 수 만으로 실험값과 비교하였다. 관이 교체된 지 2년 정도 밖에 되지 않았기 때문에 표면조도는 매우 매끈하다고 가정해도 무방하였다. 오차의 원인은 유량을 일정하게 조절하는데 완벽하지 못했다. 밸브를 이용해서 유량을 일정하게 조절하는데 어려움이 있었다. 그리고 가장 큰 오차의 원인으로는 마노미터를 읽는데 있어서 눈금을 읽는 것을 직접 하였기 때문에 정확하지 않을 수가 있고, 읽는 과정에서 물의 높이가 계속해서 움직이는 게 보였다.

참고자료

· 없음