[ 단위조작이론및실험1 A+ ] Orifice meter & Venturi meter 예비레포트

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
Orifice meter 와 Venturi meter 의 구조와 원리를 이해한다. 압력손실에 의한 배출계수(무차원 수)를 구하고, 영구손실을 구해본다.

2. 바탕 이론
1) 베르누이 방정식 (Bernoulli's equation)
유체가 흐를 때, 두 점 1 과 2 에서의 압력, 흐르는 속도, 높이에 대한 관계식을 역학적 에너지가 보존된다는 것을 바탕으로 정리한 방정식 이다. 위 식처럼 나타낼 수 있고, 위의 식의 경우 각 항의 차원은 압력이다. 만약 이 식을 밀도 로 나누면 아래와 같은 식이 된다. 이 경우 각 항의 차원은 질량 당 에너지가 된다. 이고, PV 는 work 이므로, 질량 당 에너지가 되고, 항의 경우 위치에너지인 mgh를 질량으로 나눈 것이므로 질량 당 에너지가 되며, 항도 운동에너지인 1/2mv^2을 질량으로 나눈 질량 당 에너지 항이 된다. 따라서 이는 일에너지, 위치에너지, 운동에너지의 합은 점 1과 2에서 보존된다는 것을 알 수 있다. 베르누이 방정식은 정상상태의 이상유체에 대해서만 적용할 수 있다. 정상상태(steady)란 유체의 흐름, 열, 물질이동 등의 상태를 결정하는 상태량이 시간에 따라 변하지 않고 일정한 상태를 말한다. 이상유체(ideal fluid)란, 실제 유체와 달라 점성에 의한 마찰력이 존재하지 않고 압축성이 전혀없는 가상의 유체를 말한다. 이렇게 베르누이 방정식은 이상유체에 대한 방정식이기 때문에 다른 에너지를 고려하지 않고 위 식처럼 3개의 항으로만 구성된다.

2) 연속 방정식 (equation of continuity)
유체가 이동할 때, 새로 생성되거나 사라지는 것이 없을 경우 질량이 보존된다는 것을 미분방정식으로 나타낸 것이다. 이는 임의의 한 공간에서 유체가 단위시간 당 유입되는 양과 유출되는 양이 같다는 것을 비압축성 유체에 적용했을 때 알 수 있는 방정식이다.

참고자료

· C.L. Hollingshead, "Discharge coefficient performance of Venturi, standard concentric orifce plate, V-cone and wedge flow meters at low Reynolds numbers", Petroleum Science and Engineering, no.78, 559~566p, (2011)
· 유요한, “레이놀즈 수에 따른 오리피스 유량계의 유출계수 특성”, 대한기계학회 춘추학술대회, 180~181p(2018)
· James O.Wikes, 2008, “화학공학 유체역학”, 한산, 75~82p