[2020 인하대 화학공학실험 A+]_유체유동 결과 보고서

소개

"[2020 인하대 화학공학실험 A+]_유체유동 결과 보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1.서론
2. 실험방법
3. 실험결과
4.실험결과분석 및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

1.서론
본 실험은 Reynolds number 측정 실험, 손실두 (Head loss) 측정실험으로 2가지 실험으로 구성되어 있다. 첫 번째 실험은 물의 유속 변화에 따른 물의 흐름 형태를 관찰 및 분석하고 각각의 Reynolds number를 계산한다. 이를 통해 물의 흐름 형태에 따른 어떠한 Reynolds number 가지는지 확인해보고자 한다. 더 나아가 실험적으로 구해진 물의 흐름 형태에 따른 Reynolds number와 이론적인 Reynolds number와 비교해봄으로써 어떠한 변수조건이 있는지 분석하고 오차 및 오차의 원인에 대해 고찰해보고자 한다.
두 번째 실험은 손실두 (Head loss) 측정실험으로 여러 가지 관에 따른 물의 압력 차이를 측정하고 물의 유량을 측정한다. 그 다음 베르누이 방정식을 활용하여 여러 가지 관에서의 손실두를 계산하고자 한다. 이를 통해 관의 종류에 따른 손실두값을 비교해보고 Reynolds number와 손실두 사이의 관계를 이해하고자 한다.
유체유동의 원리는 화학공학자로서 꼭 숙지하고 이해해야 하는 중요한 원리이다. 화학반응공정과 같은 여러 산업공정에서 다양한 형태의 관, 파이프를 이용해 유체를 흘려 보냄으로써 활용되고 있다. 이 과정에서 발생하는 유속에 따른 유체의 흐름 형태, 관의 종류에 따른 손실두 등은 각 공정에 맞는 흐름형태와 관의 종류를 선택하는 중요한 원리이다. 이번 실험을 통해 이러한 유체유동의 개념을 이해하고 실질적으로 분석 및 비교해보는 경험을 쌓고자 한다.

2. 실험방법
A. 레이놀드 수 (Reynolds number) 측정하기
◎ Reynolds 측정장치
첨부된 사진은 Reynolds 측정장치의 모식도이다. 장치의 구성요소를 분석해보면 다음과 같다.
①: 물을 공급해주는 관
②: 잉크가 흐르는 관
③ 잉크 공급장치
④: 관 사이의 판
⑤: 흐름조절 밸브
실험장치의 원리는 시각적인 흐름 확인을 위한 잉크를 흘려 보냈을 때 나타나는 흐름의 형태를 분석, 유속을 계산할 수 있는 것이다.
◎실험 방법
(1) 장치의 하단 밸브를 열어 탱크에 적절한 수위까지 물을 채운다. 이 때 측정 정확성을 위해 수면의 높이와 관의 높이를 맞춰준다.
(2) 잉크 공급장치에 잉크를 공급해준다. 그 다음 시각적인 흐름 확인을 위한 잉크가 뭉치는 걸 방지하기 위해 관의 밸브를 열어 흐름을 만들어 준 뒤 잉크가 흐르도록 해준다.

참고자료

· James O. Wilkes 외 4명 / Wilkes’s 화학공학 유체역학 3th / Pearson / 2018 / pp. 76~82, 92~94
· Warren L. McCabe 외 3명 / McCabe의 단위조작 7th / Mc Graw Hill Education / 2017 / pp. 40~48, 73~79, 86~96, 189~193
· 전우청, 조병수, 박복춘, 백병준 / 차압식 유량계에서 점탄성유체의 유출 및 손실계수 / 대한기계학회논문집(B) 제 20권 제 4호 / 1996 / pp. 1501~1504
· John A. Roberson 외 1명 / Engineering Fluid Mechanics 8th / 한티미디어 / 2007 / pp. 72~76