마찰계수

목차

1. 실험 목적

2. 이론적 배경
1) 유체 흐름의 형태와 레이놀즈 수
2) 직선관에서의 유체의 마찰손실
3) 마찰 손실의 계산 식

3. 실험장치 및 방법
1) 실험 장치
2) 실험방법

본문내용

1. 실험 목적
유체를 이동시킬 때 가장 일반적으로 쓰이는 방법은 파이프를 통해 유체를 흐르게 하는 것이다. 파이프를 통과할 때 유체는 직선관에서 관의 내부 벽에 의해 마찰손실이 나타난다. 이번 실험의 목적은 직선관에서 관의 내부 벽에 의한 마찰손실 측정법과 Re(레이놀즈 수) 에 따른 마찰계수 f 의 관계를 알아보는 것이다.

2. 이론적 배경
1) 유체 흐름의 형태와 레이놀즈 수
① 유체 흐름의 형태 (층류와 난류)
층류란 규칙적이고 느린 운동에 의해서 특성화되는 유체의 흐름을 말한다. 흐름의 방향에 대해 수직 방향으로 교차하는 흐름은 생기지 않으며 소용돌이도 생기지 않는다.
이에 반해 난류는 불규칙하게 움직이면서 서로 섞이는 유체의 흐름을 말한다. 흐름의 방향에 대해 수직 방향으로 교차하는 흐름이 생기며 소용돌이도 발생한다.
층류는 점도가 높고, 속도가 비교적 작아서 협소한 구멍이나 가는 관을 통과할 때 발생하기 쉽다. 반면에 난류는 점도가 낮고, 유속이 큰 넓은 관을 흐를 때 발생한다. 층류는 각 부분의 흐름 방향이 평행이기 때문에 열손실이 적으며 혼합이 잘 일어나지 않는다. 관 내 흐름이 난류로 되면 유체의 마찰저항이 급격히 증가하며 연직혼합과 수평 혼합이 일어난다..

② 레이놀즈 수
어떤 유동이 층류인지 난류인지를 기술하는 데에 중요한 인자가 되는 것이 무차원 수인 레이놀즈 수(Reynolds number)이다.
레이놀즈 수(Reynolds number)는 "관성에 의한 힘"과 "점성에 의한 힘"의 비로써, 주어진 유동 조건에서 이 두 종류의 힘의 상대적인 중요도를 정량적으로 나타낸다.

(2) 직선관에서의 유체의 마찰손실
마찰이 있으면 에너지가 손실된다. 유체가 관내를 흐를 때 점성 때문에 접촉 벽면과의 외부 마찰이나 유체 자신의 분자간에 생기는 내부 마찰(유체 마찰)에 의한 에너지 손실이 일어나는데 이를 마찰 손실이라 한다. 마찰 손실에 의한 일은 열로 바뀌며, 유체가 유동하고 있을 때는 그 유체에 흡수된다.

참고자료

· 없음