오리피스실험

소개

수리실험중 사각 오리피스를 이용

목차

■ 실험목적
■ 이론배경
■ 실험장치 및 기구
■ 실험절차
■ 실험결과 및 계산
■ 결론(토론 및 고찰)

본문내용

■ 실험목적
오리피스는 유량 측정을 위하여 물탱크 또는 저수지 등의 측면 또는 바닥 등에 설치된 기하학적 구조를 갖춘 유출구이다. 이번 실험에서는 오리피스 구조를 이해하며, 오리피스를 통해 흐르는 흐름의 단면수축과 에너지 손실을 관찰하여 유량측정에 대한 정의를 한다. 또, 유량계수 및 유소계수, 수축계수를 측정하여 베르누이, 토리체의 정리를 이용하여 계산을 한뒤 이론 값과 비교를 통해 이번 실험에 대하여 이해를 한다.
■ 이론배경
수면으로부터 깊이가 h인 벽면에 미소의 구멍이 뚫려서 물이 분출되고 있다. 이와 같이 대기 중에 분출되는 분류를 자유분사라고 한다.
오리피스는 유체와 접촉면적을 최소화하여 마찰손실을 줄이기 위하여 입구 또는 출구부분을 날카롭게 가공하여 사용하고 있다. 이와 같은 오리피스를 칼날 오리피스(sharp-edged orifice)라고 한다.
물이 오리피스를 통해 분출될 때 분류의 단면은 오리피스의 단면 에서 최소가 되어 그 크기가 A0와 같아야 되나, 실제로 분류의 최소단면은 오리피스 단면 A0를 지난 C-C 단면에서의 단면적 과 같은 수축된 분류의 최소단면이 생긴다. 이와 같은 현상을 수축현상이라고 한다. 분류의 속도를 구하기 위하여 점에서 속도와 압력을 각각 v1,v2,p1,p2라 하면 Bernoulli 방정식은
그런데 p2=patm=0 이고 v1은 수조 내에서 유체가 하강하는 속도이므로 v2에 비하여 무한히 작은 값이다.
또, 에서 이므로 위식에 대입하여 풀면
즉
여기서 v2는 오리피스에서 분출되는 유체의 속도이다. 이 식은 이탈리아의 물리학자 Torricelli가 청음으로 유도한 식으로서 Torricellitlr이라고 한다.
위식은 여러 가지 손실을 고려하지 않은 채 Bernoulli 방정식으로부터 유도해 낸 순수한 이론식이므로, 실제 유속은 이 값보다 작은 값을 나타낸다.

참고자료

· 없음