Reynolds 실험

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험
4. 결과 및 고찰
5. 결론
6. NOMENCLATURE
7. REFERENCE

본문내용

1. 실험목적
① 층류와 난류의 현상을 관찰하고 그 본질을 이해한다.
② 뉴튼유체와 비뉴튼유체의 Reynolds number에 대한 개념을 이해하고, 실험으로 Reynolds number를 계산한다.
③ 전이영역에서 유체흐름의 특성을 관찰하고, 임계유속에서의 Reynolds number를 계산한다.
④ 완전발달흐름과 전이길이를 이해하고 그 중요성을 안다.

2. 이론
-유체
액체, 기체, 증기 등을 통틀어서 일컫는 말이다. 유체는 고체와 달리 그 형태가 쉽게 변화되며 일정량의 유체의 모양을 변형시키려고 하면 유체의 얇은 층이 다른 층을 미끄러져서 마침내 새로운 모양이 이루어진다. 이러한 변형 중에는 전단응력(shear stress)이 나타나게 되는데 그 크기는 유체의 점도(viscosity)와 미끄럼 속도에 따라 달라진다. 그러나 일단 새로운 모양이 형성되면 모든 전단응력은 소멸된다. 이때 유체는 평형상태에 있다고 말한다. 평형 유체에는 전단응력이 없다. 주어진 온도와 압력에서 유체의 밀도는 일정한 값을 가진다. 밀도(density)는 보통 1b/ft3, kg/m3 등으로 측정한다. 유체의 밀도는 온도와 압력에 좌우되는데 그 변화는 클 때도 있고 작을 때도 있다. 온도와 압력을 다소 변화시켰을 때 밀도가 별로 변화지 않는 유체는 비압축성(uncompressible)유체라 하고, 밀도가 민감하게 변화는 것은 압축성(compressible)유체라 한다. 대개 액체는 비압축성 유체이고 기체는 압축성 유체이다.
1883년 Osborne Reynolds 는 수평 유리관에 유체를 흐르게 하고 관 입구에서 노즐을 통하여 잉크를 흘려 유량의 변화에 대한 잉크의 흐름 현상을 실험하여 관찰하였다.
유량이 적을 때는 잉크가 일직선을 유지하며 흐르지만, 어느 정도 유량이 증가하면 잉크가 유리관 전체에 퍼져 파형으로 흐르는 현상이 나타났다. 이와 같이 유체의 거동이 흐름의 층을 유지하며 축방향의 흐름이 없는 흐름형태를 층류(Laminar flow)라 하며, 잉크가 어느 속도 즉 임계유속(critical velocity)보다 커지면 유체와 와류를 형성하여 관 전체에 잉크가 퍼지는 흐름형태를 난류(turbulent flow)라 한다.

참고자료

· 강건 - 유체역학의 이해 - 보성각 - p93~106, 168~176
· 김학준 - 단위조작실험 - 경남대학교출판부 - p35, 36, 83
· 노윤찬외 3명 - 단위조작실험 - 도서출판 진영사 - p2-23
· McCabe W. L. Smith, J. Cand. Harriott, P. - Unit Operation of Chemical Engineering 6th - McGraw-Hill - p51～63
· http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%86%80%EC%A6%88_%EC%88%98