[화공단위조작실험 A+] 수평관 흐름의 마찰손실

소개

"[화공단위조작실험 A+] 수평관 흐름의 마찰손실"에 대한 내용입니다.

목차

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

본문내용

1. Title
수평관 흐름의 마찰손실
2. Date
2023.11.22 (수)
3. Apparatus & Reagents
1) Apparatus

<Figure 1. 수평관 흐름 마찰손실 측정장치>
(1) 수평관 흐름 마찰손실 측정장치
(2) 250ml Graduated cylinder
(3) Level gauge
(4) Thermometer
(5) Stopwatch

<중 략>

5. Discussion
- 실험 원리에 대한 정리
이번 실험은 수평 유체 흐름에 기계적 에너지 수지식인 Bernoulli 식을 이용하여 마찰손실과 압력강하 그리고 평균 유속의 관계를 구하는 것을 목적으로 진행된 실험이었다.
1) 전단응력 분포
정밀도 유체가 수평관에서 완전 발단된 정상 흐름으로 흐른다고 가정한다. <Figure 2>에 나타나 있는 바와 같이 원판 모양의 유체 요소를 생각한다.

<Figure 2. 관 안의 정상 흐름 중의 유체 요소>
이 원판은 관의 축과 동심이며, 반지름 r, 두께 dL이고, 유리된 물체로 가정한다. 이 원판의 상류 면과 하류 면에서의 유체 압력은 각각 p, p+에라 한다. 유체는 점도가 있으므로, 이 요소의 rim애는 흐름과 반대 방향의 전단응력이 작용한다. 이 원판에 대해 운동량식 (1)을 적용한다.
∑▒F=p_a S_a-p_b S_b+F_w-F_g ⋯ (1)
완전 발달 흐름이므로, β_b=β_a, V ̅_b=V ̅_a, ∑▒F=0이다. 식 (1)에 S_a=S_b=πr^2, p_a=p, p_a S_a=πr^2 p, p_b S_b=(πr^2)(p+dp) 값들을 대입한다. 유체 요소의 rim에 작용하는 전단력 F_s는 전단응력과 원주 면적의 곱 (2πrdL)τ이다(식 (1)에서 힘 F_s=-F_w이다). 수평 유로이므로 F_g=0이다. 이러한 양들을 식 (1)에 대입하면 다음과 같다.

참고자료

· 워렌 리 맥 카베 외 2, McCabe의 단위조작(7판), 한국맥그로힐 (2017)
· 최근수, "옥내소화전 설비 호스의 마찰손실에 관한 연구.", 국내석사학위논문 전남대학교 산업대학원, (2015), p.4-5