[화공단위조작실험 A+] 레이놀즈(Reynolds) 유동 실험

소개

"[화공단위조작실험 A+] 레이놀즈(Reynolds) 유동 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. Title
2. Date
3. Apparatus & Reagents
4. Result
5. Discussion
6. Reference

본문내용

1. Title
레이놀즈(Reynolds) 유동 실험
2. Date
2023.11.01 (수)
3. Apparatus & Reagents
1) Apparatus

<Figure 1. 실험 기구>
(1) 레이놀즈 실험 장치 (아크릴로 된 수조(water tank)내 아크릴 재질의 실험관(flow visualization pipe, 내경 20mm, 길이 1m), 착색액 주입장치, 월류(overflow)관, 유출관 및 급수관 등으로 구성)
(2) Rubber hose
(3) 1000ml graduated cylinder
(4) 5000ml 계량통
(5) Dye
(6) Stopwatch

<중 략>

5. Discussion
- 실험 원리에 대한 정리
이번 실험은 유체 역학의 기초 실험으로 pipe 안의 유체 흐름에 대한 무차원 Reynolds number, 흐름 양상, 층류 및 난류의 관계를 실험적으로 이해하는 것을 목적으로 진행되었다.
1) 층류(Laminar flow)와 난류(Turbulent flow)
Osborne Reynolds는 실험에서 유리관을 통해 흐르는 물속에 색소를 주입하여 색소의 이동을 관찰함으로써 2개 이상의 상이한 흐름 형태가 존재함을 밝혔다. 속도가 느린 흐름에서는 색소선이 흐트러지지 않고 직선적으로 이동했지만, 고속의 흐름의 경우 색소가 물에 혼합되면서 이동하는 것을 관찰하였다. 이에 따라 전자를 층류, 후자를 난류라 명명하였다.
○1 층류 (Laminar flow)
유속이 느리면 lateral mixing이 없으며, 인접한 유체층이 서로 미끄러지듯 지나가며, cross-current나 eddy가 생기지 않는다. 이러한 흐름을 층류, 즉 Laminar flow라 한다. 유속이 커질 경우 난류가 나타나서 eddy가 형성되어 측방향 혼합이 일어나게 되는 것이다.[1] 유체 역학에서 층류는 층의 부드러운 경로를 따르는 유체 입자를 특징으로 하며, 각 층은 혼합이 거의 또는 전혀 없이 인접한 층을 지나 부드럽게 이동한다. 층류에서 유체 입자의 운동은 고체 표면에 가까운 입자가 표면에 평행한 직선으로 움직여 매우 규칙적이다. 층류는 높은 운동량 확산과 낮은 운동량 대류를 특징으로 하는 흐름 체계이다.

참고자료

· 워렌 리 맥 카베 외 2, McCabe의 단위조작(7판), 한국맥그로힐, p.40-46 (2017)
· www.wikipedia.org, Laminar flow
· www.wikipedia.org, Turbulence
· www.wikipedia.org, Eddy (fluid dynamics)
· 워렌 리 맥 카베 외 2, McCabe의 단위조작(7판), 한국맥그로힐, p.101-107 (2017)