유체 마찰 손실에 관한 실험 결과 보고서

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 실험고찰
7. 사용기호
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험제목
유체 마찰 손실 실험

2. 실험목적
유량 측정 장치, 배관의 급 확대 및 축소, 관 이음쇠 및 여러 가지 직경의 배관에서의 마찰손실을 측정하고 이론적 수치와 비교한다.

3. 실험이론
1) 유체의 마찰손실
유체란 액체 또는 기체 상의 물질을 가리키는데, 전단응력의 영향 아래 연속적으로 변형한다. 일정한 전단력이 적용될 때, 고체는 결국 어떤 정해진 변형각에서 변형을 멈추지만, 유체는 변형을 멈추지 않고 어떤 변형률로 접근해 간다. 완전유체의 흐름에 있어서는 유체의 점성이 없다고 가정하므로 유체의 흐름에서 생기는 유체마찰은 생각할 필요가 없으나 실제의 유체에서는 반드시 어느 정도의 점성이 있어 유체가 흐를 때 유체마찰에 의한 저항이 나타난다. 이 유체마찰의 현상은 다른 조건이 동일하다고 가정하면 점성이 큰 유체일수록 현저한데, 즉 마찰 저항에 이겨내면서 유체를 유동시키는데 어느 정도의 에너지를 소비하지 않으면 안 된다. 그런데 이 에너지는 결국 열의 형태로 변화하고, 흐름의 에너지로서는 다시 회수할 수 없는 것으로 이것을 마찰손실이라고 한다.

2) 베르누이 방정식
베르누이 방정식은 압력, 속도 및 위치 사이의 근사적 관계식이며, 마찰력을 무시할 수 있는 정상, 비압축성 유동 영역에서 사용될 수 있다. 이 식을 유도할 때 가장 중요한 가정은, 점성효과가 관성효과, 중력효과 또는 압력효과에 비하여 무시할 수 있을 정도로 작다는 것이다. 그러나 실제 모든 유체에서는 점성을 가지므로(“비점성 유체”는 존재하지 않는다), 이 가정은 전체 모든 유동장에 적용되지는 않으나, 많은 실제 유동에서 어떤 특정한 영역에서는 베르누이 방정식을 사용할 수 있다. 이러한 영역을 비점성 유동영역이라 하는데, 일반적으로 마찰효과는 고체 면에 매우 가까운 곳(경계층)과 물체의 바로 하류(후류)에서 중요하기 때문에 베르누이 식은 경계층 및 후류의 바깥 영역에서 유용하게 사용될 수 있다.

참고 자료

노윤찬, 서교택 공저, 화학공학실험, 진영사(2002), p.61-74
박운진 등 10명 옮김, Cimbala&Cengel의 유체역학, 지필미디어(2013), p.3, 130, 153, 235, 236, 241, 271, 272
부경대학교 화학공학과 화학공학실험Ⅰ 강의노트