[화공단위조작실험A+] 레이놀즈의 유동 실험

소개글

"[화공단위조작실험A+] 레이놀즈의 유동 실험"에 대한 내용입니다.

목차

0. Title
1. Purpose
2. Principle
3. Apparatus and Reagents
4. Procedure
5. Results
6. Discussion
7. Reference

본문내용

0. Title
레이놀즈(Raynolds)의 유동 실험
1. Purpose
유체 역학의 기초 실험으로 관(pipe)내 유체 흐름에 대한 무차원 레이놀즈 수(Reynolds number)와 층류 및 난류의 관계를 실험적으로 이해하는 데 목적이 있다.

< 중 략 >

실험적으로 유리관을 통해 흐르는 물속에 색소를 주입하여 색소의 이동을 관찰해보면 2개 이상의 상이한 흐름 형태가 나타나게 되는데, 속도가 느린 흐름의 경우 층류로, 색소선이 흐트러지지 않고 직선적으로 이동하게 된다. 반면 고속의 흐름의 경우 난류로, 색소가 물에 혼합되면서 이동하게 된다.

< 중 략 >

6. Disccution
1) 실험에 대한 정리
레이놀즈의 유동 실험을 통해 유속과 유량을 조절하여 레이놀즈 실험 장치를 이용한 서로 다른 9가지 흐름을 만들어 냄으로써 유량에 따라 달라지는 염료의 흐름의 눈으로 관찰하고, 이에 따른 유속을 계산하여 최종적으로 얻어낸 레이놀즈 수를 근거로 층류 및 난류를 판별했다. 이 때, 유량을 측정하는 탱크 T4에는 유량을 기록하기 위해 미리 2L 지점을 표시해 두었고, 바깥 호스를 이용하여 달성까지 걸리는 시간을 기록했다. 또한, 층류는 대체적으로 일정한 선을 따라 이동하는 염료패턴을, 난류는 소용돌이 흐름에 의해 염료가 흩어지는 염료패턴을 보여주는데, 이는 시간에 따른 유량, 온도, 동점도를 이용하여 유속의 계산 후 관찰 내용을 사진으로 찍어 그 흐름을 자세히 관찰할 수 있었다.
본격적인 실험에 앞서 가장 먼저 레이놀즈 장치 하단의 Adjustable feet를 이용해 실험 기구의 수평을 맞춰주었다. 이 후 유속에 따른 흐름에 관찰을 용이하게 하기 위해 고체시료 Aniline dye 0.5g을 100ml의 증류수와 마그네틱 바가 담긴 비커에 첨가하여 파란 용액을 제조했는데, 맨 처음 Aniline dye은 검은색에 가까운 고체 시료였으나 Hot plate로 교반하여 증류수와 골고루 섞어주자 용액속에서 파란색을 나타냈다.

참고 자료

화공단위조작실험 교재 개정판-단조실험1레이놀즈rev
Mccabe L. Warren 외 2명, McCabe의 단위조작 7th, McGraw Hill Education, p.44-47, P.52-55, p.85-86, p.927-930 (2017)
https://www.machinerylubrication.com/Read/294/absolute-kinematic-viscosity, 동점도
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B3%B5%EA%B8%B0, 공기