[공업화학실험3]레이놀즈수

소개

실제 유체의 유동은 점성에 의한 마찰로 인해 이상유체의 유동보다 대단히 복잡하다. 점성의 영향은 유동을 방해한다. 점성유동은 층류와 날류로 구분된다. 본 실험은 파이프 내의 유체의 유동상태와 레이놀즈수와의 관계를 이해하고, 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놀즈수를 계산하는데 목적이 있다.

목차

INTRODUCTION
1. 실험 목적
2. 용어의 설명
3. 관로 내 유체의 흐름
4. 레이놀즈수 측정
5. 흐름의 상태와 레이놀즈수의 관계
6. 물리 상수
EXPERIMENTAL
1. 실험 기기 및 준비물
2. 실험 방법
3. 물리 상수
RESULT
1. Raw data
DISCUSSION
REFERENCES

본문내용

INTRODUCTION


1. 실험 목적

실제 유체의 유동은 점성에 의한 마찰로 인해 이상유체의 유동보다 대단히 복잡하다. 점성의 영향은 유동을 방해한다. 점성유동은 층류와 난류로 구분된다. 본 실험은 파이프내의 유체의 유동상태와 레이놀즈수와의 관계를 이해하고, 층류와 난류의 개념을 이해하며, 임계 레이놀즈수를 계산하는데 목적이 있다.


2. 용어의 설명

1) 난류
유체는 관이나 도관에서 두 가지 다른 모양으로 흐른다는 것이 오래 전부터 알려져 있다. 유량이 적을 때에는 유체중의 압력강하는 유속에 비례하여 증가하지만 유량이 크면 보다 빨리 , 즉 대개 유속의 제곱에 비례하여 증가한다. 이 두 흐름의 구별은 Osborne Reynolds가 처음으로 실험에 의하여 증명하였다. 그는 물이 들어있고 벽이 유리로 된 탱크 안에 수평유리 tube를 설치하고 tube안에서의 유량을 valve로 조절하였다. tube 입구를 나팔처럼 벌리고, 위에 있는 flask로 부터 tube입구 흐름 중에 미세한 물감줄기를 도입하였다. Reynold는 유량이 적을 때에는 물감줄기가 흐름에 따라 고스란히 흐르며 교차혼합이 일어나지 않음을 알았다. 이 색깔 띠의 거동으로 부터 물이 평형한 직선으로 흐름을 분명히 알 수 있었는데 이 흐름이 곧 층류(laminar)이다.
유량을 증가 시키면 임계속도(Critical Velocity)에 이르게 되는데 이때부터 물감줄기가 파형이 되고 점점 없어져서 마침내 물이 흐르는 단면 전체에 퍼진다. 이러한 물감의 이동으로 부터 물이 더 이상 층류로 흐르지 않고 교차혼합 흐름 및 소용돌이를 이루며 흐른다는 것을 알 수 있다. 이러한 운동형태가 난류(turbulence)이다.

2)층류
층흐름이라고도 한다. 공기가 흐트러지지 않고 움직이는 것을 말한다. 난류는 그 반대이다. 예를 들면 가는 파이프에 물을 흘릴 경우, 잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측하면 유속(流速)에 따라 레이놀즈수가 작을 때는 잉크의 흐름이 직선으로 나타나고, 물의 각 부분이 파이프 벽에 평행으로 움직이며 서로 섞이지 않음을 알 수 있다. 이러한 흐름이 층류이다. 또 담배를 피우면 담배에서 발생한 연기는 처음에는 거의 일자로 올라가다가 어느 정도 지나면 흐트러진 모습으로 퍼진다. 처음 상태를 층류라고 하고 나중 상태를 난류라고 한다.

[Fig 1.2] 착색액의 모양을 그린 유선의 관모양

3) 유체
고체에 비해 변형하기 쉽고 어떤 형상으로나 될 수 있으며, 자유로이 흐르는 특성을 지닌다. 유체의 운동을 다루는 분야를 유체역학이라 하는데, 여기서 특히 문제가 되는 것은 점성과 압축성이다. 정지하고 있는 유체에는 면에 평행인 접선 변형력은 작용하지 않고 면에 수직인 압력만 작용하지만, 운동하고 있는 유체에는 점성 때문에 접선변형력도 작용한다.

참고자료

· 없음