[예비레포트] 기계 실험 유속 측정

소개

기계 공학부 기계 실험 중 유속 측정에 관한 예비 레포트 입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 기기 설명
▣ 유량계의 종류
▣ 차압식 유량계
(1) 차압식 유량계의 장점
(2) 차압식 유량계의 단점
(3) 차압식 유량계의 종류
① 벤츄리미터
② 노즐
③ 오리피스미터

3. 실험 관련 이론
▣ 차압식 유량계의 측정원리
▣ 레이놀즈 수(Reynolds number)

4. 실험방법

본문내용

1. 실험 목적
이 실험은 유량계의 원리를 파악하고, 유량계를 통해 액체의 유동에 대한 유량 및 유속을 측정한 후 나아가 레이놀즈 수를 계산하여 유동이 난류인지 층류인지를 구별해 내는데에 실험의 목적이 있다.

2. 실험 기기 설명
▣ 유량계의 종류
유량계는 측정방법에 따라 다음과 같이 분류된다.
그리고 이중에서 실험 시 사용할 유량계는 차압식 유량계로써 그 원리 및 특징은 다음과 같다.
▣ 차압식 유량계
차압식 유량계는 액체 및 기체등의 유체 유량을 측정하는 경우 유체가 흐르고 있는 관로 중에 조리 기구인 오리피스, 벤츄리관, 플로우 노즐등을 설치하여 전후 발생되는 압력의 차로서 유량을 검출하는 방식이다.
베르누이 법칙에 의하면 유체가 흐르고 있는 관로상 일부를 축소시키면 유체가 그 부분을 통과할때 속도는 증가하고 압력이 감소함으로써 조리기구 전후 압력차와 유량과의 사이에는 일정한 관계가 성립 되어짐으로써 곧, 차압을 측정하여 유량을 구하는 구하는 것이다.
(1) 차압식 유량계의 장점
① 구조가 간단하며, 이동 또는 가동부분이 없다.
② 측정특성 및 실험데이타가 풍부하여 규격서의 제작사양, 설치조건을 잘 따를경우 별도 교정 없이도 5％정도의 측정 정확도를 얻을 수 있다.
③ 가격이 다른 유량계에 비해 비교적 저렴하다.
④ 거의 모든 유체 측정에 쉽게 적용할 수 있다.
(2) 차압식 유량계의 단점



▣ 레이놀즈 수(Reynolds number)
레이놀즈 수(Reynolds number)는 "관성에 의한 힘"과 "점성에 의한 힘(viscouse force)"의 비로서, 주어진 유동 조건에서 이 두 종류의 힘의 상대적인 중요도를 정량적으로 나타낸다. 유체 동역학에서 가장 중요한 무차원 수 중 하나이며, 다른 무차원 수들과 함께 사용되어 동적 상사성(dynamic similitude)을 판별하는 기준이 된다. 두 유동 패턴이 기하학적으로 상사일 때, 이 두 유동의 주요 무차원 수들이 동일한 값을 가지면, 이 두 유동이 동적 상사성을 가졌다고 말하며, 이 두 유동은 그 형태가 유사하게 된다.
레이놀즈 수는 또한 유동이 층류인지 난류인지를 예측하는 데에도 사용된다. 층류는 점성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈 수가 낮고, 평탄하면서도 일정한 유동이 특징이다. 반면 난류는 관성력이 지배적인 유동으로서 레이놀즈 수가 높고, 임의적인 에디나 와류, 기타 유동의 변동(perturbation)이 특징이다.
여기에서 vs는 유동의 평균 속도, L은 특성 길이(characteristic length), μ는 유체의 점성 계수, ν는 유체의 동점성 계수, ρ는 유체의 밀도이다.
4. 실험방법
(1) 수조의 물을 일정 수위 이상 채운다.
(2) 펌프를 가동시켜 유동을 발생 시킨다.
(3) 밸브를 조절하면서 유량계에 나타나는 값을 확인한다.
(4) 실험기기 끝 부분에 메스실린더를

참고자료

· ▪ Bruce R. Munson. Fundamentals of fluid mechanics (J. Wiley & Sons (Asia))
· ▪ 기계공학실험실습. 황석렬 저. 선학출판사