[화학공학실험] 유체역학 실험 예비보고서

소개글

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목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 기기 및 초자
4. 이론적 배경
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 조별토의
8. 참고문헌

본문내용

실험 A (Energy losses in bends)
Bends, 확대, 수축 및 게이트 밸브 등 다양한 파이프 부속물을 통과할 때 loss factor를 측정할 수 있다.

실험 B (Bernoulli’s theorem demonstration)
베르누이 식의 유효성을 조사하고 자 converging 또는 diverging duct에서의 일정한 흐름을 확인한다.

실험 C (Osborne reynold’s demonstration)
파이프 내 층류(Laminar), 천이(transitional), 난류(turbulent)의 흐름을 확인하고, 각 구간에서의 Reynolds Number를 계산한다.

<중 략>

1) 유체의 흐름
레이놀즈는 물이 들어있고 벽이 유리로 된 탱크 안에 수평 유리 튜브를 설치하고 튜브 안에서의 유량을 밸브로 조절하였다. 튜브 입구를 나팔꽃처럼 벌리고 튜브 입구 흐름에 미세한 물감 줄기를 넣어 주었다.

유량이 적을 때는 교차혼합이 일어나지 않았으며 물감 줄기가 흐름을 따라 평행한 직선으로 흘렀다. 이는 층류(laminar flow)로, 유체입자들이 층상 또는 판상을 이루며 매끄럽고 질서정연하게 이동하는 유동을 말한다. 기름과 같은 고점성 유체의 저속 유동이 해당된다.

반면 유량을 증가시켰을 때는 임계속도에 이르렀고 파형이 점점 없어져 단면 전체에 퍼졌다. 이때는 물이 더 이상 층류로 흐르지 않고 교차 흐름 및 소용돌이를 이루며 흘렀는데, 이는 난류(turbulent flow)라 한다. 난류는 유체입자들이 무작위한 3차원 속도변동(velocity fluctuation)을 일으키며 매우 불규칙하게 이동하는 유동으로, 공기와 같은 저점성 유체의 고속 유동이 해당된다. 층류의 속도는 간단하게 로 표현할 수 있지만, 난류의 속도는 평균속도 에 무작위로 변동하는 세 속도 성분 , , 을 더해서 표현해야 한다.

층류에서 난류로 변화하는 유동은 천이(transitional)라 부른다. 천이는 어느 순간에 갑작스럽게 일어나지 않으며, 층류와 난류가 교대로 반복해서 발생한다. 즉, 천이는 층류와 난류가 공존하는 유동이다.

참고 자료

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