화학공학실험 보고서(유량 및 마찰계수 측정)

소개

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목차

01. 실험주제
02. 실험목적
03. 실험의 이론적 배경
04. 실험방법
05. 실험결과 및 고찰
06. 결론
07. 참고문헌

본문내용

Ⅰ.실험주제
유량(flow rate) 및 마찰계수(friction factor) 측정

Ⅱ.실험 목적
실험1. 유량측정:
-기계적 에너지 (mechanical energy) 수지식 이해
-유량계 (pitot tube, orifice meter, venturi meter)의 보정계수 측정

Ⅲ.실험의 이론적 배경
실험1. 유량측정:
1) 기계적 에너지 수지식
기계적 에너지는 역학적 에너지라고도 불리며, 물체의 운동 상태에 따라 결정되는 퍼텐셜에너지와 운동에너지의 합을 의미한다. 흘러가는 유체의 두 점 A,B의 높이, 각 위치에서의 압력과 속도 사이 관계를 역학적 에너지 보존 법칙과 연관지어 수식적으로 나타낸 것이 기계적 에너지 수지식이다. 따라서 기계적 에너지 수지식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

<중 략>

이때, 는 전체 마찰손실의 합이고, 는 펌프 등과 같은 기계에 의해 발생하는 일을 의미한다. 마찰손실의 경우 마찰계수 측정을 통해 구해볼 수 있었던 fanning factor를 이용하여 마찰계수를 구함으로써 실험적으로 그 값을 구해볼 수 있다.

2) 베르누이 정리
이상 유체에 대하여 수식적으로 나타낸 방정식으로, 유체에 가해지는 일이 없는 상황을 가정하여 속도, 압력, 퍼텐셜 에너지 사이의 관계를 나타낸 식이다. 즉, 난류에 대해 기계적 에너지(=0))가 없고, 마찰손실(=0)이 없는 정상상태를 가정한 기계적 에너지 수지식을 의미한다. 이는 수식적으로 다음과 같이 표현된다.

<중 략>

이 식의 경우 실제로 많이 사용되는 식인데, 정상상태의 공정에서 질량수지식과 관련하여 다양하게 활용되고 있다. 해당 실험에서는 베르누이식을 활용하여 관의 종류에 따라 속도차가 발생하는 것을 증명할 수 있다. 관의 종류에 따라 이용하는 식과 질량수지식은 다음과 같다

참고자료

· 점도와 동점도
· 출처 : 랩 사이언.. | https://blog.naver.com/atago59/222103254848 블로그
· 서명교 외 2명 역, 『화공단위조작』, 대웅, 1997.
· 화학공학실험_유량및마찰계수측정.
· 김경연. (2012). 난류 채널 유동 내부의 레이놀즈 전단 응력 분포. 대한기계학회논문집. B , 36(8), 829-837.
· 김민환. (2013). 난류에서 마찰계수 평가를 위한 Colebrook-White 방정식의 수치해와 양해 근사해의 비교. 한국환경기술학회지, 14(2), 113-118.