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레이놀즈넘버 측정실험

Reynolds Number 측정실험조 :2 조학 과:학 번:제 출 자:담당교수:제 출 일:(1) 실험 목적유체유동실험에 있어서 원관 속의 흐름, 평판 상의 흐름 및 개수로의 흐름 등을 연구하려면 우선 유동의 특성을 파악하여야 한다. 유체의 유동은 유동특성에 따라 크게 층류유동(laminar flow)와 난류유동으로(turblent flow)로 구분된다.본 실험은 기본적인 레이놀즈수를 기준하여 특성을 파악하는 기본적인 실험으로서 층류 및 난류를 임의적으로 발생시켜 유동상태를 가시화 하여 레이놀즈수와 유동형태의 관계를 고찰한다.(2) 실험 장치 및 사용 기기1) 장치의 설명레이놀즈 수 실험 장치는 수조 내의 물이 유리관을 통하여 흐르는 동시에 색소액도 작은 모세관을 통하여 물과 같이 흐르게 하며, 유량 조절 밸브로 관속의 물의 속도를 조절하여 물의 층류와 난류 상태를 파악할 수 있는 수리 실험에 있어서 가장 기초적인 실험 기구로 간단한 조작으로 실험이 가능하다.2) 실험장치도① 레이놀즈유동가시화 실험관② 유량측정장치③ 색소(dye) 주사장치④ 급, 배수 장치? 스톱워치? 양동이 ⑦ 저울Reynolds Number 실험장치수조크기1200 x 200 x 330 (W x D x H)mm유리관d=?19mm, L=970mm잉크통d=?150mm, L=450mmValve유량 조절 Valve(3) 실험 순서1) 실험 장치를 수평이 되도록 견고하게 설치한다.2) 급수 코넥터를 실험장치의 수구에 연결한다.3) 색소공급 밸브를 잠그고 색소 약을 약 4/5정도 채운다.4) 수조에 물이 약간 월류(over flow)되도록 공급하여 수면이 일정하게 유지되도록 유량조절 밸브로 조절한다.5) 유량 배출밸브를 이용하여 시간(60s)을 재며 유량을 측정한다.6) 색소 공급밸브를 열어 관내에 색소가 흐르도록 한다.7) 유량밸브를 조절하여 색소 액의 상태가 일직선이 되어 흐르면 층류이며 이때의 유량(θ1)을 측정하여 기록한다.8) 계속하여 유량밸브를 열어 색소 선이 일직선에서 흔들리기 시작하면 상임계 레이놀즈수에 해당되며 이때의 유량(θ2)을 측정하여 기록한다.9) 계속하여 유량밸브를 열면 색소선이 완전히 흐트러져 난류이며 이때의 유량(θ3)를 측정하여 기록한다.10) 계속하여 유량밸브를 충분히 열어 완전한 난류가 되도록 한다.11) 유량밸브를 서서히 닫아 색소선이 일직선이 되기 시작하면 하임계 레이놀즈수에 해당되며 이때의 유량(θ4)을 측정하여 기록한다.12) 위의 과정을 반복하여 실험한다.13) 주변 정리정돈 및 청소를 한 후 전기코드를 제거한다.(4) 주의사항1) 오염된 물로 실험을 하게 되면 잉크 형태(층류,난류, 천이구역)를 관찰하기 힘들고 분순물로 인하여 실험의 객관성이 떨어지므로 오염되지 않은 깨끗한 물을 사용할 것.2) 수조의 수위를 항상 일정하게 유지할 것.3) 잉크가 잘 나오는지 불순물은 없는지 잘 확인할 것.4) 수조가 흔들리지 않게 수조를 건들지 말것.5) 젖은 손으로 전기장치를 만지면 감전이 일어날수있으니 조심할 것.6) 실험중에는 절대 떠들거나 장난치지 말것.(5) 이론 및 배경1) 정의가. 층류(laminar flow)유체의 입자가 서로 층을 이루면서 일정하게 흐르는 상태를 말한다.나. 난류(turbulent flow)유체의 입자가 아주 불규칙한 운동을 하며 심한 운동량의 변화를 일으키며 흐르는 상태를 말한다.2) 레이놀즈수Reynolds는 유속 ,V 동점성계수,upsilon , 직경D로써 층류와 난류를 구분하기 위하여 다음과 같이 무차원의 레이놀즈수를 제안하였다.{} _{R _{e} = {rho Vd} over {mu } = {Vd} over {upsilon }}여기에서,R _{e} : 레이놀즈수rho : 유체의 밀도 (kg BULLET s ^{2} /m ^{4}) 이다.V : 유체의 평균속도 (m/s)D : 관의 직경 (m)upsilon : 동점성계수3) 관내 유동상태의 구분층류 ………………………………R _{e}< 2100천이구역 ………………………… 2100

공학/기술| 2015.12.04| 16페이지| 2,000원| 조회(215)

레이놀즈, 레이놀드, Reynolds, Reynold

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밴츄리미터 유량측정 실험

REPORT제목 : 벤추리메타 튜브 유량측정 실험보고서과목명 :학과명 :학번 :성명 :제출일 :담당교수 :※목 차※1. 소개2. 실험을 하는 목적3. 실험 장치(벤추리 유량계)4. 실험 방법5. 실험시 주의 사항6. 실험에 적용되는 이론 및 배경? 관련이론? 벤츄리관? 유체정역학7. 실험 데이터8. 분석 방법9. 실험 결과 및 그래프10. 실험 후 소감11. 참고 문헌1. 소개Venturi meter는 관을 따라 흐르는 유체의 유량을 측정하는 기구로 비율미터(rate meter)의 일종 일종이다. 비율미터에는 오리피스, 노즐, 벤추리 미터, 로터미터, 위어 등이 있다. 벤추리 미터는 경사진 수축단면으로 이루어져 있는데 짧은 원형목부로 가속된 유체는 다시 원래 지름으로 완만하게 확대되는 단면을 따라 흐른다. 베르누이 방정식에 의해 입구에 목부로 흐르면서 속도가 빨라진 유체는 압력이 떨어지며 이 압력 저하의 정도는 유량에 따라 다르다 따라서 유량은 상류와 목부에서 측정한 압력 값의 차이로부터 알 수 있다 벤추리 미터는 다른 비율미터에 배해 수두 손실이 작다.2. 실험의 목적본 실험의 목적은 베르누이 방정식 및 이와 관련하여 유체유동 중에 일어나는 에너지 손실, 즉 역학적 에너지 손실 등에 대한 개념을 이해하는데 있다. 비압축성 유체의 경우 단위질량의 유체가 가지는 압력 에너지, 속도 에너지의 합은 항상 일정하며 이것을 베르누이 방정식이라고 한다. 본 실험은 베르누이 방정식을 이용하여 벤츄리 미터의 단면적 변화에 따른 수두변화를 측정하여 에너지 손실 및 유량의 크기에 따른 유량계수를 결정한다. (벤츄리 미터에 흐르는 유량을 예상하고 유량계수를 이용하여 실제 유량을 계산하는데 있다.)흐름은 점 축소부와 목부 및 점 확대부를 통하여 이루어지고, 목부의 단면은 주관로의 단면보다 작아 유속은 증가하고 압력은 강하하게 되는데, 이 압력 강하량을 측정하여 간접적으로 유량을 측정한다.3. 실험 장치(벤추리 유량계)? 번호별 부품 사양 및 종류번 호명 칭1유량 조절 밸브2플로미터주는 장치이다.(36.7~18.85mm)?Water Pump : 배관 내의 물을 순환시키는 역할을 한다.(0.75kW, 220V, 60Hz, 1ph)?압력 조절 튜브 : 마노미터내의 일정한 압력을 빼거나 가할 때 사용하는 장치4. 실험 방법1. 스위치 2개를 켜고 기포를 제거한다.2. 벤투리미터의 급수호스를 수리실험대의 유입구에 연결하고, 배수호스를 배수관에 연결 한다.3. 액주관 내의 수면이 수평이 되도록 수평조절볼트로 장치의 수평을 조절한다.4. 수리실험대의 전원을 켜고 유량조절밸브를 열어 벤투리미터 내로 물이 흐르도록 하여 공기를 제거하면서 흐르게 한다.5. 실험할 단면 지름1과 지름2를 정하고 초기 유량을 정하고 중량계의 고장으로 정한 값을 수동으로 조절한다.6. 조절밸브를 서서히 잠그면 벤투리미터 내의 압력이 증가하고 액주관 내로 물이 올라간다.7. 유량을 변화시켜가면서 각유량에 해당되는 수두강하량 을 읽어나간다. 유량 변화량은 초기 값에 비해서 일관적으로 줄여나가도록 설정한다.5. 실험시 주의 사항1. 마노미터 내 공기가 제대로 제거되어있지 않은 상태로 실험을 할 경우에정확한 값이 나오지 않으므로 마노미터 내 공기를 완전히 제거할 것.2.액주관이 공기로 찬 벤츄리 미터 실험에서 공기가 다 제거되어 물이 차게 되면 실험을 할 수 없으므로 공기가 액주관 내에 남도록 하여야 한다.3. 작업 시 수다를 하거나 물이묻은 손으로 시험 장치들을 만지지 말 것.4. 펌프와 메인스위치를 끄고 실험에 쓰인 물품들은 제자리에 가져다 놓을 것.5. 실험이 끝나면 주변정리를 철저히 해야한다.6. 실험에 적용되는 이론 및 배경?관련이론1.연속 방정식연속방정식은 “질량은 창조되지도 않고 소멸되지도 않는다”는 질량보존의 법칙을 설명해주는 방정식을 말하며 한 단면에서 다른 단면으로 흐르는 유체흐름의 연속성을 표시해 준다. 즉, 유관 내로 단위시간에 유입한 질량과 유출한 질량과의 이는 유관 속에 축정된 질량과 같다는 것으로서 이것을 연속의 원리라 한다.2.베르누이 방정식유체가 흐름over {2g} +z _{2}②단면 ①과②에 B?Eg를 세우면{P _{1}} over {gamma } + {V _{1} ^{2}} over {2g} +z _{1} = {P _{2}} over {gamma } + {V _{2} ^{2}} over {2g} +z _{2} …B`?`E일반식{P _{1}} over {gamma } `+` {V _{1} ^{2}} over {2g} `+`z _{1} = constan + =H(양정)↓ ↓ ↓ =수두(m)압력수두 속도수두 위치수두 =에너지여기서A _{1} ,A _{2} 는 단면의 지름만 알면 알수 있고gamma 는 물의 비중이 1 이므로p _{1} -p _{2} 의 값만 알면 유량(Q ) 를 구할수 있다.?Vanturytube-베르누이 방정식-? 면적A _{1} 〈`A _{2} 속 도V _{1} ```〉V _{2} 압력P _{1} 〈``P _{2} 유량Q _{1} =Q _{2}단면 ① 과 ②에 B?Eg을 세우면{P _{1}} over {gamma } `+` {V _{1} ^{2}} over {2g} `+`z _{1} `=` {P _{2}} over {gamma } `+` {V _{1} ^{2}} over {2g} `+`z _{2```(z _{1} `=z _{2} )}{P _{1}} over {gamma } `+` {V _{1} ^{2}} over {2g} ``=`` {P _{1}} over {gamma } `+` {V _{2} ^{2}} over {2g} `이고{P _{1}} over {gamma } `+` {P _{2}} over {gamma } `=` {V _{1} ^{2}} over {2g} `+` {V _{2} ^{2}} over {2g} 분모를 각각gamma 와2g 로 묶어 주면{P _{1} P _{2}} over {gamma } `=` {V _{1} ^{2} `+V _{2} ^{2}} over {2g} ``―`①#이된다.단면 ① 과 ②에서Q _{1`=`} Q _{eqalign{2(연속방정식)#downarrow{P _{1-} P _{2}} over {gamma } `=` {V _{2} ^{2} -( {A _{2}} over {A _{1}} V _{2} ) ^{2}} over {2g} `=` {V _{2} ^{2} [1-( {A _{2}} over {A _{1}} ) ^{2} ]} over {2g}=`V _{2} ^{2} [1-( {A _{2}} over {A _{1}} ) ^{2} ]`=`2g( {P _{1-} P _{2}} over {gamma } )#V _{2} ^{2} =` {2g( {P _{1-} P _{2}} over {gamma } )} over {[1-( {A _{2}} over {A _{1}} ) ^{2} ]}V _{2} = sqrt {{2g( {P _{1-} P _{2}} over {gamma } )} over {[1-( {A _{2}} over {A _{1}} ) ^{2} ]}}THEREFORE Q=A _{1} V _{2} =A _{2} root {{} _{``````}} of {{2g( {P _{1-} P _{2}} over {gamma } )} over {[1-( {A _{2}} over {A _{1}} ) ^{2} ]}} `````―``③?유체정역학p= gamma h`이므로#( gamma h=(1000kg _{f} /m ^{3} ) TIMES 10m=1000kg _{f} /m ^{2} =1kg _{f} /cm ^{2} image 1P=rh`―`④P=rh _{1} ``―`⑤RARROW h _{1} =` {P _{1}} over {gamma } ``―``⑤ primeP=rh _{2} `―``⑥RARROW h _{2} = {P _{2}} over {gamma } `―``⑥ prime ⑤＇⑥＇식을 연립하여h _{1} -h _{2} = {P _{1}} over {gamma } `- {P _{2}} over {gamma } = {P _{1-} P _{2}} over {gamma }#{P _{1-} P _{2}} over {gamma } =h _{1} - 측정한다.7. 실험 데이터1)실험 측정 값구 분D1(㎜)D2(㎜)나노미터 높이유량(ℓ/min)h1(mm)h2(mm)h1-h2(mm)실험1Ø265.3?10-4Ø162?10-42201744612실험22381508816실험32749817624실험431540275308. 분석방법-유량(Q)의 단위를 맞추기 위해 단위를 환산해줌.①A _{1} = {pi d ^{2}} over {4} `= {pi ?(0.026) ^{2}} over {4} =5.3 TIMES 10 ^{-4} ㎡②A _{2} = {pi d ^{2}} over {4} = {pi (0.016) ^{2}} over {4} =2.0 TIMES 10 ^{-4} ㎡ ③g=9.8㎨`` RARROW `9.8 TIMES 60 ^{2} m/min ^{2} =35280m/min ^{2}위의 ⑧식을 이용해 공식에 대입하면 아래와 같은 실험결과가 나온다.?Q=A _{1} V _{2} =A _{2} root {{} _{```}} of {{2g(h _{1} -h _{2} )} over {[1-( {A _{2}} over {A _{1}} ) ^{2} ]} ``} =2.0 TIMES 10 ^{-4} TIMES sqrt {{2 TIMES 35280 TIMES 0.046} over {[1-( {2.0 TIMES 10 ^{-4}} over {5.3 TIMES 10 ^{-4}} ) ^{2} ]}} =0.012?Q=A _{1} V _{2} =A _{2} root {{} _{```}} of {{2g(h _{1} -h _{2} )} over {[1-( {A _{2}} over {A _{1}} ) ^{2} ]} ``} =2.0 TIMES 10 ^{-4} TIMES sqrt {{2 TIMES 35280 TIMES 0.088} over {[1-( {2.0 TIMES 10 ^{-4}} over {5.3 TIMES 10 ^{-4}} ) ^{2} ]}} =0.017?Q=A _{1} V _{2} =A _{2} root {{} _{```}} of {{2g(h 024?

공학/기술| 2015.11.01| 12페이지| 1,000원| 조회(474)

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