레이놀즈 수 측정 실험 결과보고서

소개

예비보고서와 결과보고서가 합쳐진 보고서입니다.
계산과정까지 자세히 기입되어 있어요~
2021년도에 작성된 보고서이며 A+ 받았습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 시약 및 기구
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 결론 및 고찰
8. 사용 기호
9. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목 - 레이놀즈 수 측정

2. 실험 목적
- 유체흐름을 통하여 레이놀즈 수의 개념을 이해하고, 층류와 난류, 그리고 전이영역에 대한 유체흐름의 특성을 관찰한다. 그리고 실험으로 레이놀즈 수를 계산한다.

3. 실험 이론
- 유체의 속도가 작을 때는 유체는 측방혼합 없이 흐르는데 이를 층류라 한다. 반면에 속도가 증가하면 측방혼합이 일어나서 소용돌이가 생성되는데 이를 난류라 한다. 층류와 난류 사이의 영역에서의 흐름상태를 전이영역이라한다.
유체의 흐름형태는 레이놀즈 실험장치를 이용하여 육안으로 관찰할 수 있다. 즉, 관속을 흐르는 물속에 액체물감(잉크)을 가늘게 흘려보내면 층류 영역에서는 물감 줄기가 흐름에 따라 흩어지지 않고 흐르기만 하지만 유속이 증가하여 임계속도에 도달하면 물감의 줄기가 파형이 되고 점차 흩어져서 관내 단면 전체에 퍼져 난류가 된다. 이와 같은 실험기법을 flow visualization이라고 한다. 일정 온도와 압력에서 전단응력과 전단율에 대해서 선형관계로 표현되는 뉴턴유체에 대한 흐름형태는 레이놀즈수로써 표현할 수 있다. 그러나 비뉴턴유체는 전단율과 무관한 단일 점도값을 가지지 않으므로 뉴턴 유체에서 정의 된 레이놀즈 수를 적용할 수 없다.

- 뉴턴유체 & 비뉴턴유체
뉴턴의 점성법칙은 τ∝du/dy 또는 τ=μ du/dy 로 표시되고 뉴턴의 점성법칙을 만족시키는 유체를 뉴턴 유체라 하며 그렇지 않은 유체를 비뉴턴 유체라 한다. 점성이 없고 비압축성인 유체는 이상유체라 한다. 뉴턴의 점성법칙에 의하면 유체의 전단응력은 흐름방향에 수직인 방향으로의 속도변화율에 비례한다. 전단응력은 유체가 전단력을 받을 때 전단력에 저항하는 힘이다. 비례상수에 해당하는 μ를 점성계수라 하며 유체 유도의 방정식에서는 이보다 이것을 밀도로 나눈 값인 동점성계수 ν(ν=μ⁄ρ)를 많이 사용한다.

참고자료

· 디스플레이 화학공학실험, 정우식 외, 아진(2007), p143-144
· 알기 쉬운 유체역학, 오선 외, 복두출판사(2013), p15-16 – 뉴턴유체 & 비뉴턴유체
· 알기 쉬운 유체역학, 오선, 복두출판사(2013), p124-125 – 레이놀즈 수
· 알기 쉬운 유체역학, 오선, 복두출판사(2013), p126-129 – 층류의 흐름
· 알기 쉬운 유체역학, 오선, 복두출판사(2013), p131-134 – 난류의 흐름
· 화학공학실험, 성기천 외2, 사이텍미디어(2000), p357-358
· Samjinuc, “SRN-135”,
· http://www.samjinuc.com/Product_View.aspx?pid=3&ctid=2&page=0 (2021.04.0
· 디스플레이 화학공학실험, 정우식 외, 아진(2007), p145 – 그림 2