[A+ 보고서] 유체 유동 결과 보고서

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이번 실험은 유체의 흐름에 따라 달라지는 레이놀즈수를 구하고 그에 따른 유체의 특성을 파악해보는 것과 벤츄리미터, 오리피스, 직관 등등 관의 종류, 유체의 속도에 따른 손실두를 마노미터를 사용하여 측정한 압력차를 이용해 계산해보는 실험이었다.

첫 번째 레이놀즈수를 구하는 실험에서는 유량의 변화에 따른 잉크의 흐름이 어떻게 변하는지를 관찰하여 그에 따른 레이놀즈수를 구하였다. 이론적으로 각각의 유체에 따른 레이놀즈수는 층류일 때 2100보다 작고 난류일 때 4000보다 큰 값을 가진다. 이 값들의 사이에 존재하는 유체를 전이영역이라고 한다. 층류, 난류 각각 2번씩 측정하였는데 층류는 두 번 모두 전이영역에 해당하는 레이놀즈수로 나왔으나 난류 실험 시에는 두 번 모두 4000이상의 레이놀즈수가 나왔다. 이를 통해 육안으로만 관찰한 흐름으로는 정확한 유체의 특성을 판단 할 수 없으며 전이영역에서도 층류를 관찰할 수 있음을 알 수 있다.

두 번째 손실두 실험에서는 벤츄리 미터와 직관에 대해 압력차를 측정하고 베르누이 식을 사용함으로써 구하였는데, 유체의 유속에 따라 압력차가 다르고 이 압력차와 유속차이가 손실두에 영향을 주었다. 속도가 증가할수록 손실두의 크기는 증가하는 양상을 보였으나, 직관에서는 손실두가 양의 값을 가진 반면, 벤츄리 미터에서는 손실두가 음의 값을 가졌다. 벤츄리 미터는 구조상 가운데 부분이 축소되기 때문에 표면마찰과 더불어 축소마찰이 손실두의 대부분을, 직관은 직경이 일정하므로 표면마찰의 대부분이 손실두를 차지하고 있음을 알 수 있었다.

레이놀즈를 구하는 실험에서 사용된 유체의 온도는 일정하기 때문에 레이놀즈수를 결정하는데 유속은 중요하고, 손실두 측정실험도 마찬가지로 유속의 차이에 따라 압력차이가 발생하는 것이기 때문에 유속은 손실두를 결정하는데도 영향을 미친다. 즉, 유속은 두 실험에서 핵심 요소인 것을 알 수 있고 이를 통해 유체 흐름과 특징을 파악 할 수 있었다. 서론

Reynolds Number는 영국의 유체역학자 Reynolds가 발견한 것으로, 흐르는 유체의 흐름을 판정할 수 있는 무차원 수이다. Reynolds Number은 관 내부, 평판, 개수로 에서의 흐름 등에 중요한 측정값 중 하나이다.

참고자료

· 단위조작 제 7판, Warren L. McCabe 외 2명, McGrawHill, 2010. (30p,40p, 45~46p, 75~78p, 101~104p, 190~191p)
· 유체역학 제 6판, 조강래 외 2명 역, McGrawHill, 2007. (51~52p, 103~105p)
· 정설 유체역학, 문성수 외 1 공저, 기전연구사, 2000, 169~171p, 190p
· 배관공학, 최원호 외 3명 공저, 원창출판사, 2002, 37p, 53p
· 전이영역에서 레이놀즈수에 따른 마찰계수 측정, 김충수 외 4명, 서울시립대학교 산업기술연구소, 2006. (50~52p)
· 화학공학 유체역학, 김민찬, 윤도영 공역, 도서출판 아진, 83~94p