[화학공학실험]와류(vortex) 예비보고서

소개

화학공학을 전공하는 학생들이 들어야하는 실험입니다.
제목은 와류(vortex)이며
실험목적, 실험이론, 실험방법 및 실험예상등이 상세하게 적혀 있습니다.

목차

※실험목적
※실험이론
※실험방법
※실험예상
※참고문헌

본문내용

※실험목적
-회전하는 흐름을 총칭하는 와류라고도 불리는 볼텍스(Vortex)에 대해서 알아보자. 또한 회전하고 있는 유체의 수두차를 실험으로 측정하고 이론값과 비교해본다. 그리고 실험을 통해서 유체의 회전운동과 원리를 파악해 보고자 한다.

※실험이론
•볼텍스(Vortex)
-유체의 회전흐름을 뜻하는 것으로서 와류라는 말이 더 친근하다.
유체가 회전할 때의 회전성분을 판단하기 위해 정의내린 것이므로 각속도, 각운동에 관련이 있다 는 것을 알 수 있다.

•볼텍스의 종류 : 강제와류와 자유와류가 있다.
1)강제와류: 유체를 둘러싸고 있는 강체의 인위적인 회전으로 인해서 유체의 회전뿐만 아니라 입자도 같이 회전한다. (예 : 임펠러가 부착된 교반용기)

2)자유와류: 유체를 둘러싸고 있는 강체는 정지해 있고, 유체만 움직이고, 유체는 회전하지만 입자는 회전하지 않는다. (예 : 욕조에서 물이 빠져나가면서 일으키는 현상, 태풍 이나 회오리바람)

•강제와류(forced vortex)
-강제와류 발생하는 동안에는 강제와류가 발생한 모든 물 입자가 중심축을 기준으로 하여 똑같은 각속도를 가진다고 가정하고, 여기서 강제와류시의 각속도와 와류반경, 유속의 관계식은 아래의 식과 같다.


여기서 r은 와류반경이고, q는 유속을 나타낸다. w는 각속도이다.
강제와류의 구심력에 대한 방정식은 아래와 같다.

식을 윗식에 대입하여 적분하여 풀면,

참고자료

· - Unit Operations of Chemical Engineering 6th - by W.L.McCabe
· - "Fluid Mechanics"· by Pijush K. Kundu, 1990, Academic Press
· - http://en.wikipedia.org/wiki/Vortex