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유체속 물체의 작용점 측정 실험

유체 속 물체의 작용점 측정 보고서실험 주제 : 정수압을 이용하여 유체 속 물체의 작용점 측정실험 일시 :실험 조건 : 온도( 24.1℃ ), 습도( 24% )실험 조원 :실험 결과 요약유체내의 물체에 작용하는 정수압은 물체 평면에 수직으로 작용한다. 이번 실험 보고서는 유체속에 부분적으로 잠긴 물체와 완전히 잠긴 물체의 정수압을 측정하여 물체에 작용하는 작용점을 측정하고 이해하기 위해 정수압 실험 장치를 사용 한다. 실험 장치는 크게 물속에 잠기는 Quadrant와 Balance Arm, 욕조로 구성되어 있으며, Quadrant와 수위를 측정하기 위한 자가 필요하다. 실험은 Balace pan 위에 25g 씩 추를 올려가며 수위를 측정하여 기록 하도록 한다, 실험결과 부분적으로 잠긴 물체와 완전히 잠긴 물체 모두 수위가 올라갈수록 균형이 되는 추의 무게가 늘어났으며 이는 수위가 증가 할수록 정수압도 늘어나는 것을 의미한다. 또 수위 증가 할수록 작용점의 높이가 반비례로 점점 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 이것을 통해 수위가 늘어날수록 도심의 높이가 변하는 것을 알 수 있었다. 이는 수위가 올라갈수록 대기압과 유체에 의한 압력이 증가하기 때문이라고 생각된다. 결과를 뒷받침하기 우한 이론식 계산에서도 힘의 작용점은 도심 보다 항상 더 깊은 곳에 작용 하는 것을 확인 할 수 있었다.1. 실험 목적유체내의 물체에 작용하는 정수압은 물체 평면에 수직으로 작용한다. 이 실험에서는 정수압 측정기를 사용하여 물속에 완전히 잠겨 있거나 부분적으로 잠겨 있는 물체의 평면에 작용하는 힘의 작용점을 측정하고, 이론과 비교 확인해 본다.2. 실험 관련 이론2.1 정수압(hydrostatic pressure)분자 간에 상대적 운동이 없는 경우 유체 내에서는 전단응력이 발생하지 않으며 다만 면에 수직한 응력만이 상호 간에 반대방향으로 작용한다. 이를 압력(pressure)이라 하며, 취급하는 유체가 물인 경우를 정수압이라 한다.2.2 정수압의 특징①. 정지된 유체의 정수압은 용기의 벽 내면, 물체 표면에서 연직 한 가상 면에 작용한다.②. 정지된 유체의 임의의 한 점에 작용하는 정수압의 크기는 모든 방향에서 동일하다.③. 유체의 점성은 정수압에 영향을 주지 못한다.④. 정지하고 있는 유체 중에서는 수평방향으로 압력의 변화는 없으며(즉, 같은 깊이의 수압은항상 일정), 정수압 강도는 수심에 비례하여 커진다.2.3 정수압의 주요 특징 증명정지하고 있는 유체 중에서는 수평방향으로의 압력의 변화는 전혀 없다. 즉, 연속되어 있는 정지 유체에서는 동일 수평면상의 임의 두 점에서 압력은 동일하다는 것이다.[: 정수압: 전수압: 작용 면적 ]압력강도가 평면상에 균일하지 않을 경우에는 미소 면적에 작용하는 힘을라고 할 대 압력강도는 다음과 같이 정의 된다.Fig. 1. 유체속의 물체정수압이 가지는 또 하나의 중요한 성질은 수중의 한 점에서 정수압은 모든 방향으로 같은 크기를 가진다는 것이다.[fig.1]의 표시된 미소삼각형 수체는 지면에 수직이며 각 면은 단위두께를 갖는다고 가정하고는 각 면에 작용하는 평균 압력 강도를 물의 단위중량이라 하면 정역학적 평형방정식은 다음과 같다.그런데,이므로,이 성립한다.미소 삼각형 수체 내의 물의 무게를 무시하고 대입 하면이 된다.따라서즉, 정수 중의 한 점에 작용하는 수압의 크기는 모든 방향으로 똑같은 크기를 가진다.2.3 정수 평면에 작용하는 힘Fig. 2. 수평한 평면① 수평한 평면의 경우 : 평면을 밑면으로 하고 수심을 높이로 하는 기둥 무게와 같다.: 평면의 도심까지의 수심: 평면의 면적G : 평면의 도심Fig. 3. 경사 평면② 경사 평면의 경우: 평면의 도심까지의 수심: 전수압의 작용점까지의 수심: 수면과 경사평면 사이의 예각(°): 평면의 도심을 지나는 수평축에 대한평면의 단면2차모멘트③ 연직 평면의 경우()Fig. 4. 연직 평면2.4 실제 정수압 실험의 이론합력의 작용점은 임의의 축에 대한 합력의 모멘트가 같은 축에 대한 분포력의 모멘트와 동일하게 되는 위치에 있어야 한다. O점에 대한 전모멘트는 다음과 같다.,위 식에서는 2차모멘트이므로 전모멘트는 다음 식과 같이 된다.따라서,이고,평행 축 정리로부터이다. [: 도심축 gg에 관한 관성의 단면상승적]따라서 대입하면,[q : 밸런스 암과 수면 거리]이고,이며,이므로이 된다. 따라서 압력의 작용점는 다음 식과 같게 된다.① 물속에 부분적으로 잠겨 있는 물체의 경우 () :Fig.5. 부분적으로 잠긴 물체② 물속에 완전히 잠겨 있는 물체의 경우 : 완전히 잠겨 있는 평면에 작용하는 힘 F는도심에서의 압력과 표면적 A의 곱과 동일하다.Fig.6. 물속에 완전 잠긴 물체3. 실험장치 및 방법3.1 실험 장치정수압 측정 장치, 물통, 추(5g, 10g, 20g, 50g, 100g), 자Quadrant : 물속에 잠겨 정수력을 받는 곳Balace pan : 추가 놓여 고정되는 곳Balance Arm : Quadrant 와 Balace pan이 고정Pivot : Balance arm 지지점Drain cock : 장치의 물 배출량 조절Counterbalance : Balance arm 수평 조절Levelling feet, Spirit level : 장치의 수평 조절 및 유지 역할Fig.7 정수압 실험장치와 설명Fig.8. 준비된 실험 장치와 도구들3.2 실험 방법1) 물체가 부분적으로 물속에 잠겨 있는 경우① 실험장치의 a, L, d, b를 측정한 후 Balance arm의 끝에 balance pan을 걸고, Pivot에고정 시킨다.② Adjustable feet와 spirit level을 이용해 탱크의 수평을 맞추고 유지 시킨다.③ Balance arm이 수평이 될 때까지 countbalance를 조절하고 Drain cork를 잠그고, Quadrant의 바닥면에 이를 때까지 물을 공급 한다.④ Balance pan에 25g씩 중량을 올리면서 balance arm이 수평이 될 때까지 탱크에 천천히물을 공급 시키며 각각의 수위를 실험 결과표에 기록 한다.(이때 수위의 정밀한 조절은 stop cork을 사용해서 감소시키거나, 물을 공급하면서 수행)⑤ Quadrant end face의 제일 윗부분까지 수위가 도달할 때까지 중량을 증가시키면서 위의 과정들을 반복한 후 다시 중량을 한 단계씩 감소시키면서 수위를 기록 한다.2) 물체 전체가 물속에 잠겨 있는 경우① 위의 실험 ②까지 반복 한 후 Quadrant가 잠길 때까지 물을 공급 한다.② Balance pan에 25g씩 중량을 올리면서 balance arm이 수평이 될 때까지 탱크에 천천히물을 공급 시키며 각각의 수위를 실험 결과표에 기록 한다.(이때 수위의 정밀한 조절은 stop cork을 사용해서 감소시키거나, 물을 공급하면서 수행)③ 추의 무게가 400g이 될 때까지 수위가 도달할 때까지 중량을 증가시키면서 위의 과정들을반복하며 수위를 기록 한다.Fig.9. 실험의 진행 과정4. 실험 결과 및 토의4.1 실험 결과1). 물체가 부분적으로 물에 잠겨 있는 경우table 1. 물속에 부분적으로 잠긴 물체 실험 결과질량(kg)1차 Y(m)2차 Y(m)평균 Y(m)Y2 (m2)1/Y2 (1/m2)m/Y2(kg/m2)0.0250.032034.00.03300.0011918.273622.95680.0500.044048.00.04600.0021472.589823.62950.0750.056058.00.05700.0032307.787023.08400.1000.064065.00.06450.0042240.370224.03700.1250.067573.50.07050.0050201.197125.14960.1500.075581.00.07830.0061163.317024.49750.1750.088.588.50.08850.0078127.677222.34350.2000.094594.50.09450.0089111.978922.39580.2250.0100100.00.01000.0100100.000022.5000Fig.10. 질량 - 수위 그래프Fig.11. 질량 - 수위제곱 그래프Fig.12. 질량 - 1/수위제곱 그래프물체가 부분적으로 잠긴 경우 수위가 올라갈수록 정수압이 증가하며 균형을 이루는 추의 무게도 거의 선형적으로 증가하였다. 이를 통해 물체가 물에 잠길수록 받는 정수압의 크기가 늘어난다는 것을 확인 할 수 있었다.2). 물체가 완전히 물에 잠겨 있는 경우table 2. 물속에 완전 잠긴 물체 실험 결과질량 (kg)r (m)q (m)작용높이(m)모멘트(Nm)작용힘(N)250107.592.50.16420.68674.1829275113.586.50.16220.75544.6580300119.081.00.16030.82405.1395325124.575.50.15850.89275.6322350130.569.50.15650.96146.1430375137.063.00.15431.03016.6742400143.556.50.15221.09877.2205Fig.13. 질량 - 작용높이Fig.14. 질량 - 모멘트Fig.15. 질량 - 작용힘 그래프완전히 잠긴 물체의 경우도 그래프에서 보이듯이 수위가 올라갈수록 균형이 되는 추의 무게가 늘어났으며 이는 수위가 증가 할수록 정수압도 늘어나는 것을 의미한다. 또한 질량이 늘어(수위 증가) 할수록 작용점의 높이가 반비례하여 점점 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 이것은 수위가 늘어날수록 도심의 높이가 변하는 것을 알 수 있었다.4.2 실험 결과 비교(1) 작용점이 도심 보다 아래쪽인 이유피봇으로부터 지면의 방향을방향이라 했을 떄,- 도심()의 위치 :(고정된 값)- 힘의 작용점() 구하기 :을 이용하면여기서은 다음과 같이 쓸 수 있으므로결과적으로 힘의 작용점

공학/기술| 2009.06.15| 10페이지| 1,500원| 조회(234)

압력, 정수압, 작용점, 유체속 물체

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유량변화에 따른 펌프성능 실험

유량변화에 따른 펌프성능 실험실험 주제 : 펌프성능 실험실험 일시 :실험 조건 : 온도( 22.7℃ ), 습도( 34% )실험 조원 :실험 결과 요약원심 펌프는 밀폐된 케이싱 내에서 여러 개의 임펠러를 회전시켜 발생되는 원심력을 이용하여 유체를 이송하는 장치이다. 이러한 펌프의 성능을 객관적으로 판단하기 위해 성능곡선과 비교 회전도란 지표를 사용하게 된다. 실험은 펌프 실험장치의 밸브를 돌려 유량의 토출량을 증가 시켜 변화하는 압력과 유속을 구하여 양정과 수동력을 구하고, 펌프를 동작 시키는 모터의 전류와 전압의 변화를 측정하여 축동력을 구해 펌프 전체의 효율을 구하는 방법으로 진행된다. 실험 결과를 통해 전체적으로 밸브가 열릴수록 유량이 증가하고 양정이 줄어드는 것을 확인 할 수 있다. 또한 펌프 동작을 위한 축 동력은 계속하여 증가 하지만 수 동력은 늘어나는 유량보다 줄어드는 양정이 더 커지기 때문에 일정 수준 이상의 유량에서는 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 이를 통해 이번 실험의 펌프는 34.21%의 효율을 보이는 유량까지는 계속하여 증가하지만 그 후로는 효율이 다시 줄어드는 것을 확인 할 수 있다. 펌프가 최적의 성능을 보이는 지점을 찾기 위한 성능곡선과 최고 효율을 보이는 유량에서 구해진 비교 회전도는 133.5로 다른 펌프와 비교를 통하여 펌프의 성능을 비교 할 수 있었다.1. 실험 목적일정한 회전속도로 운전하는 원심펌프(Centrifugal Pump)에 대해서 주어진 유량에 대한 양정(H), 수동력(Lw), 축동력(LS) 및 효율(η)을 구하고 성능곡선 (H-Q, Lw-Q, Ls-Q, η-Q)을 작성하고, 최고 효율 점의 유량, 양정, 회전수를 기초로 하여 비교 회전도를 계산하여 펌프의 성능특성을 파악하는데 실험의 목적이 있다.2. 실험 관련 이론2.1 원심펌프(Centrifugal Pump)원심 펌프는 한 개 또는 여러 개의 임펠러를 밀폐된 케이싱 내에서 회전시킴으로써 발생하는 원심력을 이용하여 액체의 펌프 작용, 즉 액체의 수송 작용을 하거나 압력을 발생시키는 펌프를 말한다. 이 펌프에서 중심부의 물이 밖으로 나오면 중심부는 압력이 저하되어 진공에 가까워지고 흡수관의 물이 대기의 압력에 의해 임펠러 중심을 향해 흐르게 된다. 이렇게 하여 물은 연속적으로 펌프 작용을 받아 흡상, 압상 되는 것이다. 보통 원심펌프의 흡입구가 임펠러의 중심에 있는 것이 바로 이 때문이다. 원심 펌프는 고속 회전이 가능하고, 소형 경량이며 구조가 간단하며 취급이 용이, 효율이 높고 맥동이 적은 특징을 가지고 있다.Fig.1 원심 펌프의 구성원심 펌프는 펌프 본체(와실, 안내깃, 와류실로 구성), 임펠러, 주축, 축이음, 베어링 본체, 베어링 그리고 패킹 상자로 구성되어 있다. 위의 그림에서 보는 것과 같이 와실은 임펠러의 바깥 둘레에 배치되어 있는 환상 부분으로 그 내부에 안내깃이 들어가게 된다. 안내깃은 임펠러에서 송출되는 물을 와류실로 유도하여 속도 에너지의 손실을 적게 하면서 압력에너지로 바꾸는 역할을 한다. 와류실은 와실에서 나와 안내깃을 통과한 물을 모아 송출관으로 보내는 동체이다. 임펠러는 그림 1에서 보는 것과 같이 여러 개의 만곡된 깃이 달려있는 바퀴이다. 이 깃의 숫자는 대개 4∼8 매로 원판 사이에 끼어 있다. 재료는 주조하기 쉽고 기계 가공이 편리하고, 주물의 표면이 매끄럽게 되며 녹이 슬지 않는 청동을 사용하지만 여러 용도에 따라 여러 재료들을 사용한다. 주축은 임펠러가 고정되어 있고 전동기의 동력을 전달해 주는 역할을 한다.2.2 기타 펌프의 분류펌프는 크게 임펠러의 회전에너지를 이용하는 터보형 펌프, 부피와 압력작용에 의해 액체를 압송하는 용적형 펌프 등으로 나뉘게 된다.Fig.2 각종 펌프의 종류와 분류2.3 펌프성능(Pump Performance)펌프성능(Performance)이라 함은 회전속도 n(rpm), 토출량 Q(m3/min), 초수두 H(m), 소비동력L(PS), 효율 η=γQH/L 등이며, 보통 n=const에서 Q를 가로축으로 하고 H, L, η의 각각의 항목을 세로축에 취하여 그들의 운전 상태 치를 나타내는 성능곡선으로 표시한다. 물론 이들의 관계는 펌프의 크기와 형식에 따라 완전히 달라진다. Fig.3 은 형식이 틀린 펌프에 대한 성능곡선의 경향을 각각 설계 점의 성능으로 정규화(Normalize)하여 제시한 예이다. 이들의 곡선의 형상 차이가 각각의 펌프의 특징을 나타낸다.Fig.3 원시 펌프의 성능 곡선2.4 실험 결과 계산 이론식table 1. 실험 결과 계산식단 위계 산 식유 량(Q)㎥/min??속 도(V)㎧? 체적유량일정 이용(Qd = Qs)?압 력(P)pa? 단위환산 1 kgf/㎠ = 98066.5 pa양 정(H)m?수동력(Lw)&축동력(Ls)kW???효 율(η)%?× 100비교회전도(Ns)rpm?m?㎥/ sec?※ 가정 사항? 밸브의 회전 각도는 90°로 동일하게 회전 가정(1/4회전)? 모터의 전력효율(eff)은 83%로 가정? 펌프의 축동력은 모터의 동력과 같음(손실 없이 모터에서 펌프로 모두 전달)? 모터로 입력되는 전압, 전류는 측정하는 위치로부터 손실 없이 전달? 직경 Dd(방출) = 0.05 m, Ds(흡입) = 0.65 m, y(게이지의 높이) = 0.365 m3. 실험장치 및 방법3.1 실험 장치1. Suction valve : 흡입 밸브3. Suction pipe : 흡입 파이프4. Pump : 원심 펌프5. Presure gague : 압력 게이지6. Discharge vavle : 배출 밸브9. Hook gauge : 후크 게이지원심펌프 실험장치, 회전속도계(Tacometer), 전류계, 전압계Fig.4 원심펌프 성능 실험장치3.2 실험 방법① 저수조에 물을 체운 후 송출밸브를 잠근 후 모든 밸브를 개방한다.② 펌프에 전원을 준 후 펌프가 작동하는가를 확인한다. 펌프의 모터가 규정 회전수에도달하면 실험을 시작한다.③ 송출밸브를 닫은 상태에서 완전개방 상태까지 1/8 회전씩 밸브를 개방한다.④ 이때 흡입압력계로 흡입압력을, 송출압력계로 송출압력을 측정한다.⑤ 회전속도계를 이용하여 펌프 모터의 회전수를 측정한다.⑥ 모터로 들어가는 전류와 전압을 측정하여 전력을 구하고, 축 동력을 산출한다.⑦ 위어에서의 높이를 후크게이지를 이용하여 측정한다. 이때 위어에서의 높이가 안정될때까지 3∼4분 후에 측정 한다.⑧ 밸브를 1/8씩 계속 개방하면서 위의 실험을 반복한 후 실험 결과를 기록한다.Fig.5 실험 진행 사진4. 실험 결과 및 토의4.1 실험 결과table 2. 펌프성능 실험 결과회 수012345678회 전 수rpm*************7*************217181716송출유량Hook gauge(mm)*************142144.5146146.5K85.7384.4183.6783.6783.7083.7383.7583.7683.76Q (㎥/min)0.060.130.400.500.590.640.660.680.69양 정송출압력Pd (kgf/㎠)2.42.21.61.410.70000.60.50.4송출압력 (Pa)235,360215,746156,906137,29398,06768,64758,84049,03339,227흡입압력Ps (kgf/㎠)000000000흡입압력 (Pa)000000000송출유속Vd (m/s)0.471.143.404.245.035.405.645.795.840.280.682.012.512.973.203.343.433.46흡입유속Vs (m/s)전 양정H (m)24.4122.4416.7714.9911.228.347.436.485.50수 동 력Lw (kW)0.220.491.101.221.080.870.810.720.62입력전압V215.00214.80214.20214.60214.80214.20214.10214.10214.00입력전류A8.608.7010.4011.7012.9013.6013.9014.1014.20입력전력W (W)3202.563236.793858.454348.874799.375045.675154.575228.735263.36축 동 력Ls (kW)2.662.693.203.613.984.194.284.344.37펌프효율η (%)8.3118.3234.2133.8827.2120.6818.8316.6314.14비교회전도Ns37.9062.72133.50161.65217.55280.45311.98349.22396.25비 고최고효율Fig.6 모터 회전수 - 유량 그래프밸브를 돌린 횟수가 증가 할수록 유량이 증가하게 된다. 하지만 유량이 증가하게 되면 모터의 회전수가 감소하는 것을 확인 할 수 있는데 이는 밸브가 열릴수록 펌프가 토출하는 유량이 많아지면서 그에 따라 펌프의 부하가 커져 모터 회전수가 줄어드는 것으로 보인다. 이는 입력 전류의 증가와 동력의 증가를 통해 확인 할 수 있다. 또한 밸브를 열어가는 것이 비해 정확히 비례적으로 유량이 증가하지 않는데 이는 밸브의 유격에 따라 열리는 정도가 차이가 난다는 것을 확인 할 수 있다. 이는 정확한 유량의 변화를 주지 못해 실험 오차의 원인이 되는 것으로 생각 할 수 있다. 밸브가 열릴수록 측정되는 후크게이지는 유량의 증가에 의하여 커지게 되고, 관내의 압력 또한 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 이는 유속이 증가함에 따라 베르누이 방정식에 의해 압력이 감소하는 것을 통해 이론과 일치 하다는 것을 확인 할 수 있었다.Fig.7 양정 - 유량 그래프밸브를 돌려 유량을 늘리면 펌프의 힘인 양정이 비례적으로 줄어드는 것을 확인 할 수 있다. 점선은 펌프가 최고 효율을 발휘하는 지점에서의 유량과 양정을 표시한 것으로 이때의 양정과 유량이 실험 펌프가 가장 효율적으로 작동하는 양정과 유량임을 알 수 있다.Fig.8 축동력&수동력 - 유량 그래프

공학/기술| 2009.06.15| 9페이지| 1,500원| 조회(860)

펌프, 펌프성능, 와류실, 유량변화, 속도 에너지

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온도스위치의제어회로구성

REPORT온도스위치의 제어 회로구성 운전실험 표준과 목 :담당 교수님 :제 출 일 :학 과 :조 원 :목차1. 실험목표2. 실험 장비 및 공구3. 실험방법4. 실험 결과 분석5. 실험 결과 고찰6. 실험 결과 결론1. 실험목표0) 운전 회로를 이해하여 운전실험 할 수 있다.0) 실험 자료를 저장하여 그래프로 나타내어 분석 할 수 있다.1) 목표로 하는 온도 값을 측정 할 수 있다.2) 실험목적, 방법, 고찰, 결론을 정리하여 발표 할 수 있다.2. 실험 장비 및 공구명 칭수 량명 칭수 량기준냉동 실험장비1수공구 셋1셋냉동성능 실험프로그램1메니폴터 게이지 셋1셋냉매충전 및 회수기 셋1셋냉매충전 셋(냉매 포함)1셋1) 기준냉동 실험장치? 기준냉동 실험장치의 특성⇒ 증기 압축식 냉동장치는 4대 사이클인 압축과정, 응축과정, 팽창과정, 증발과정을 만족하도록 압축기, 응축기, 팽창기(팽창밸브), 증발기를 설치하고 이를 상호 동관 배관하여 기밀, 진공, 냉매 충전 후 운전함으로서 냉각작용이 진행된다. 표준 냉동 실험장치는 위와 같은 증기 압축식 기준 냉동사이클을 구성하여 냉열시스템의 구성 실무와 각종 기초적인 냉공조 자동제어운전 실험, 실습과 냉동작용에 대한 성능을 경험할 수 있다. 특히, 팽창기는 수동팽창밸브를 부착하여 조정함으로서 증발압력을 운전 중에 임의로 변화시킬 수 있다. 그러므로 교과서 중심(이론적인 교육)의 이론적인 냉동사이클을 기준으로 응축온도변수(응축압력변수), 증발온도변수(증발압력변수), 과열압축, 습압축, 건조포화압축, 과냉각 등 다양한 변수를 조정하여 실제적인 기준 냉동사이클에 성능을 검증, 비교분석 할 수 있다.기준 냉동사이클의 운전 중에 다양한 변화(변수)에 대한 P-h선도 작도를 수기와 프로그램을 활용하여 작도하는 경험을 할 수 있다. 기준 냉동사이클의 성능은 냉매량, 외기온도, 운전시간, 증발압력, 응축압력 등에 따라서 수시로 변화하고, 특히 수동 팽창밸브의 개도 조정은 성능변수에 큰 영향을 미칠 것이다.자동제어 장치는 열냉열시스템을 비롯한 액화할 수 있도록 한다. 다시 말하면 저열원(증발기)에서 냉매가 증발하면서 얻은 열을 고온, 고압으로 하여 고열원(응축기)으로 보내는 역할을 한다.압축기(Compressor) 및 모터(Motor)충전니플은 표준(기준) 냉동 실험장치의 기계 압축기 토출측과 흡입측 고, 저압 배관에 부착하여 표준(기준) 냉동 실험기계 냉동장치의 기밀시험, 진공시험, 냉매충전, 냉매 이송 시에 매니폴드게이지 사용을 위해서 반드시 필요하다. 충전니플을 압축기 토출측과 흡입측 고,저압 배관에 용접 부착하기 전에 내부 고무(기밀유지용)링을 분해한 후에 부착하고 냉각후에 재조립하여 사용한다.충전니플응축기는 표준(기준) 냉동 실험기계장치의 압축기에서 토출된 고온, 고압 냉매가스 열을 상온의 공기 중에 방출하여 응축시키는 작용을 한다. 압축기에서 토출된 고온고압의 기체냉매를 주위의 공기나 냉각수에 열 교환시켜 기체냉매의 열을 방출하여 응축 액화하는 장치이다. 뜨거운 바람이 나오는 곳으로 응축기는 실외기 속에 있는 기기로서 압축기에서 나온 냉매가스가 냉매액체로 변하게 한다.응축기(Condenser)압축기에서 토출된 고온,고압의 냉매가스를 상온의 물이나 공기와 열 교환시킴으로써 고온고압의 액체냉매로 응축시켜주는 역할을 한다. 액체상태로 만들어주는 이유는 상태변화 시 잠열을 이용하기 위함이다. 증발기에서 열을 많이 뺏기 위해서는 액체상태에서 기체상태로 변화할 때 즉, 잠열을 이용할 때 최고의 성능이 생긴다. 외부온도가 너무 높거나 이 물질 등으로 또는 환기가 잘 안되는 곳에 응축기기를 설치하면 응축온도와 압력상승으로 인하여 증발기에서의 효과를 볼 수 없다. 따라서 통풍이 잘 되는 곳, 직사광선을 피하고 가능하면 압축기와의 거리가 가까울수록 냉동효과는 크다고 볼 수 있다. 정기적으로 휀 청소를 하여 외부공기와 열 교환이 잘 되도록 특별한 관리가 필요하다. 응축기는 압축기로부터 토출되는 냉매가스를 받아들이고 응축시켜서 재 액화시키는 작용을 한다. 응축기의 냉각작용이 크면 (즉, 냉각수와 냉매가스 사 몇 가지의 냉매 종류(R-22,R-502,R-134a) 별로 압력에 상당하는 온도 눈금이 표시되어서 표준(기준)냉동실험기계장치의 운전 중 나타나는 고압과 저압에 해당된 온도를 읽을 수 있다. 저압게이지는 너무 높은 압력을 통하게 되면 브르톤관 압력계의 탄성한도를 지나치므로 고장의 원인이 된다.고,저압 압력계2) 기준냉동 실험 자동제어 장치A B C과 전류 차단기(N.F.B)는 냉동교육장치의 압축기 모터, 응축기 휀모터, 증발기 휀모터에 과부하나 배선상의 단락사고 등에 의한 과 전류로부터 배선 및 장치를 보호하는 것으로서 회로를 자동으로 차단함으로서 운전이 정지되고 차단시 퓨즈와 같이 교체할 필요가 없이 핸들 조작만으로 즉시 간단하게 전원을 투입할 수 있다.전압계(Volt Meter)와 전류계(Am Meter)는 냉동교육장치의 압축기모터, 응축기 휀모터, 증발기 휀모터와 제어기기에 걸리는 전류와 전압의 량을 측정하여 정상적인 운전 전압, 운전전류를 비교 검증 할 수 있다.비상밸(Buzzer)의 기능은 열동계전기, 안전장치(H.P.S)작동 시 부저와 비상등이 동시에 작동하여 이상현상을 표시한다. 다시 말해서 소음이 심한 작업장에서는 비상밸 보다는 비상등이 효과적이고 소음이 없는 작업장에서 색맹인 사람은 비상등보다는 비상밸이 효과적이다. 두 가지를 동시에 알린다면 이상적일 것이다.푸시버튼스위치(PB1, PB2, PB3, PB4)는 냉동교육장치에서 운전을 정지할 때 정지버튼으로 b접점을 이용하고 운전시 운전버튼으로 a접점을 이용한다. 버튼을 누르면 b접점은 열리고 a접점은 닫히며 손을 떼면 스프링 힘에 의해서 자동으로 복귀되어 a접점은 열리고 b접점은 닫힌다.전원등(P.L)은 전원 투입 시 점등하고, 운전등(G.L)은 운전 시 점등하고, 정지등(R.L)은 정지 시 점등하고 비상등 또는 경보등(Y.L)은 열동계전기 작동과 같이 운전 중 이상현상 발생시 점등하여 이상 발생을 표시하고, 예비등(Y.L)은 저압 차단스위치, 온도제어스위치 응축 압력 제어 스위치 등 자동제어초 후면 "현재온도"로 자동복귀 됩니다. 이때 설정온도는 자동으로 저장됩니다.* 올림/내림 키를계속 누르면 설정 값이 빠른 속도로 진행되고 한번씩 누르면 천천히 미세 조정된다.* H/C키의 사용법키를 누른 상태에서 원하는 화살표를 선택하면 HEAT/COOL를 선택 할 수 있다.♣ T 열전대0) 열전대란?⇒ 두 종류의 금속도체 양단을 전기적으로 접속시키고 이 양단에 온도차를 주면 회로 중에 전류가 흐른다. (Zeeback 효과) 이와 같이 한쪽(기준접점)의 온도를 일정온도로 (원칙적 으로 0℃)유지하고, 열기전력(두 종류의 서로 다른 도체나 반도체의 두 끝을 접합하여 2 접점을 다른 온도로 유지할때 회로에 생기는 기전력)의 수치를 측정함으로써 다른 끝단 (온도 접점)의 온도를 알 수가 있다. 이 두 종류의 금속 도체를 열전대라고 한다.0) 열전대의 특징⇒ 공업용으로 사용되는 열전대는 다른 온도계에 비해서 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 응답이 빠르고 시간 지연(time lag)에 의한 오차가 비교적 적다.적절한 열전대를 선정하면 0℃~2500℃온도 범위의 측정이 가능하다.특정의 점이나 좁은 장소의 온도측정이 가능하다.온도가 열기전력으로써 검출되므로 측정, 조절, 증폭, 변환 등의 정보처리가 용이하다.0) 구조 및 계측 방법⇒ 일반적으로 열전대는 양 소선 상호간에 단락을 방지하는 절연관을 사용하고 소선이 피 측정물이나 분위기 등에 직접 닿지 않도록 보호관에 넣어서 사용한다. 또 기준접점은 일정 한 기준 온도로 보정해야 한다. 열기전력은 가동 코일형 또는 전자관식자동 평형형 계기, 전위차계 등으로 측정한다.0) T 열전대(Copper-constantan)⇒ 이 열전대는 +쪽에 순동(Cu)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan) 을 사용한 열전대이다. T열전대는 비교적 저온(-200-300 ℃)에 사용되고 약산화 분위기 또는 환원분위기 중에 서의 사용에 적당하다. 기전력은 안정되어 정도가 높고 또 취급이 간단하므로 실험실 등 에서 많이 사용되고 있다.5) 열전EFM(-)를 연결한다.④ NFB(+)와 T/C C접점을 연결한다.⑤ T/C H접점과 COMP(+)를 연결한다.⑥ COMP(+)와 CFM(+)를 연결한다.⑦ CFM(+)와 SV1(+)를 연결한다.⑧ T/C C접점과 EFM(+)를 연결한다.⑨ 전원을 넣고 실습을 한다.3. 제어회로 구성운전 중 주의사항? L2(-) 선부터 연결한다.① PCA 잭을 연결하거나 제거할 때 몸체를 잡고 한다.② 회전부에 전선이 들어가지 않도록 주의한다.③ 회전부에 손을 넣지 않는다.④ 접점의 왼쪽(빨간색)은 L1(+)선이고, 오른쪽(검은색)은 L2(-)선이다.⑤ 빨간색은 L1(+)선이고 검은색은 L2(-)선이다.⑥ 압축기 출구의 동관은 뜨거우니 화상에 조심 한다.⑦ 각 부분의 온도가 어떻게 변하는지 실시간으로 확인 한다.⑧ 한 곳에 PCA 잭을 3개 이상 삽입하지 않도록 한다.⑨ T/C의 L 접점은 비워둔다.4. 실험 결과 분석⇒ 전체과정은 냉동 실험기 동작 후 확장밸브를 지난 냉매가 저압 저온의 상태로 변하면서 증발기(evaporator) 입구의 온도는 냉동 실험기 전체의 과정에서 가장 낮은 온도를 보이게 되고 증발기를 지나게 되면 증발기를 통한 외부 공기와의 열교환을 통하여 실내의 온도를 낮추게 된다.증발기 팬 모타가 동작하게 되면 증발기에서는 외부 공기와의 강제 대류가 이루어지며 이는 전체 냉동 시스템의 부하를 크게 만들어 시스템 전체의 냉매 온도를 상승시키게 된다.이번 실험에 사용된 회로는 온도의 변화에 따라 증발기의 작동(온도가 목표 온도 이하)과 압축기, 응축기, 전자밸브의 조절(온도가 목표 온도 이상)을 통해 목표 온도에 근접한 냉각 온도를 자동으로 조절하게 된다.1) 온도분석⇒ 12분전까지는 챔버가 열려있는 상태로 증발기의 느린 출구 온도 변화로 인해 온도스위치가 설정한 값을 한 사이클도 돌지 못했다. 하지만 12분이후로는 챔버가 닫힌 상태로 증발기의 출구 온도 변화가 빠르게 변화하며 온도스위치의 설정한 값을 11분 동안 약 3사이클 정도 돌게 된다. 실험예상에서는 챔버다.

공학/기술| 2009.06.15| 23페이지| 1,500원| 조회(554)

냉동공학, 제어회로, 온도 스위치 제어

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점성계수측정 실험

유체공학실험 보고서실험 주제 : 점성계수 측정실험 일시 :실험 조건 : 온도( 24℃ ), 습도( 76% )실험 조원 :실험 결과 요약이상 유체가 아닌 모든 유체가 가지고 있는 고유한 성질인 점성(viscosity)은 실제 유체의유동에서 흐름을 방해하며 큰 영향을 미친다. 이번 실험 보고서는 물과 점도가 큰 글리세린의 혼합용액을 Ostwald점도계를 사용하여 100% 물과 비교 측정함으로써 혼합용액의 점성계수를 측정하는데 목적이 있다.실험기구는 크게 Ostwald점도계와 6.8%, 13.6%, 20.4%의 글리세린 혼합용액을 만들 스포이트, 비커, 메스실린더와 온도를 측정할 온도계, 스톱워치 등이 있다.점도는 유체의 고유한 성질로 물과 글리세린을 섞으면 유체의 하강 시간과 밀도가 비례하며 증가하는 모습을 보고 점성계수 또한 비례하여 증가 하였다. 실험 결과 글리세린 6.8% 0.001431μ의 점성계수를 보이여 100% 물일 때의 0.001235μ에 비하여 약 15% 정도 커진 것을 확인 할 수 있었다. 또한 20.4%의 글리세린 혼합용액에서는 약 2배 정도가 커져 글리세린의 혼합으로 점성계수가 급격히 커지는 모습을 확인 할 수 있었다. 각 농도 별로 반복 실험한 5번의 데이터를 평균화 하고 이를 이용하여 Excel의 추세선 예측 기능을 이용하여 원래의 98.5% 글리세린의 점성계수를 0.0071μ로 예상하였으나, 실제론 0.015μ정도의 값을 가지고 있어 실험 데이터양 부족, 측정오차, 온도변화 등 오차로 인한 차이로 예상하였다.글리세린 밀도 변화에 따른 점성계수 측정1. 실험 목적이상 유체가 아닌 모든 유체가 가지고 있는 고유의 성질인 점성(viscosity)은 유체 유동에 큰 영향을 미친다. 이 실험에서는 Ostwald점도계를 사용하여 글리세린을 물에 녹여 만든 측정용액의 점도 관찰을 통하여 비중에 따른 점성계수의 변화를 측정하고, Ostwald점도계를 통한 점도 측정의 방법을 익히도록 한다.2. 실험 관련 이론2.1 점성과 점도(coefficient of viscosity)운동하고 있는 유체에서 서로 인접하고 있는 층 사이에 미끄럼이 생겨 발생하는 마찰을 유체마찰이라 이라 하며, 이러한 유체의 성질을 점성이라 한다. 점성의 크기를 점성계수 또는 점도라 불리며 유체 고유 성질을 나타낸다.보통의 경우 유동성이 큰 액체인 물은 유동성이 작은 액체인 타르보다 점도가 작으며 액체가 고체의 관을 흘러갈 때 관 표면에 접해서 이동하는 액체의 경우 정지해 있다고 볼 수 있다. 이때 난류나 소용돌이 흐름이 발생하지 않는 흐름을 층류라 하며 점도는 층류에서 발생된다. 이러한 층류에서 유체의 흐름을 방해하려고 하는 성질을 점도라 한다.기체의 점성은 온도가 증가하면 같이 증가하는 경향이 있다. 액체의 경우에는 온도가 상승하면 점성은 감소하고, 반대로 온도가 하강하면, 점성은 증가한다. 이런 이유는, 기체의 주된 점성 원인이 분자 상호간에 운동이지만, 액체는 분자간의 응집력이 점성을 크게 좌우하기 때문이다. 뉴턴의 점성법칙에 의하면, 유체의 전단응력은 수직인 방향으로서 속도 변화율에 비례한다. 여기서 속도변화율을 속도구배라 한다.Fig. 1 평판 위를 흐르는 점성유동2.2 점성 유동과 비점성 유동일반적인 단위는 kg/m·s 또는 Pa·s로 표시한다. 그 외에도 CGS 단위계로는 g/cm·s를 사용하는데 1g/cm·s를 1poise(푸아즈)라고 하며, 1P로 표시한다. 또한 푸아즈의 100분의 1을 centi-poise(cP)라고 하며, 실험실에서 점도의 단위로 많이 사용하고 있다. 국제단위계 단위로는 N·s/㎡를 사용한다.1 poise = 1g/㎝·s = 100 cP = 0.1 kg/m·s = 0.672Ibm/ft·s = 242Ibm/ft·hr2.3 점성 유동과 비점성 유동유체가 가지는 고유의 특성인 점도 또는 점성은 유체가 유동할 때 점성의 영향에 따라 2가지로 구별된다. 점성을 중요시하는 유동을 점성 유동이라 하며 점성을 무시하는 유동은 비점성 유동으로 구분된다. 엄밀히 말하면, 비 점성 유동은 유동상태에서 점성력의 영향을 무시 할 수 있는 유동을 의미하며, 유체 자체의 점성이 없다는 것은 아니다. 이는 점성 유동이란가정을 통하여 점성력을 무시하면 유동해석이 훨씬 간단해지고 유용한 결과를 쉽게 얻을 수 있기 때문이다.2.4 글리세린(Glycerine)HOCH2-CH(OH)-CH2OH. 융점 17 °C, 비점290 °C, 무색투명, 담황색의 흡수성의 시럽상액체, 글리세롤이라고도 한다. 천연수지에서 비누나 지방산을 제조하는 경우의 부생품으로서 얻어졌는데 최근엔 프로필렌을 염소로 처리하여 에피클로로 히드린을 만들고, 이것을 가수분해하여 합성하기도 한다. 고무, 치약, 화장품, 화약, 도료 ,셀로판, 인쇄잉크, 과자 및 빙과류 등 다양한 분야에 걸쳐 사용된다.구 분단 위1종 공업용(식용)2종 페인트용색 도APHA20 이하20 이하밀도 (15도)g/cc1.2644 이상1.2456 이상글리세린 분%98.5% 이상94.0% 이상Table. 1 글리세린의 종류와 공업 규격2.5 Ostwald 점도계액체의 끈기를 비교 측정하는 점도계. 독일의 물리 화학자 오스트발트가 고안한 것으로 사용법이 간편하기 때문에 널리 쓰인다. 점도계의 조작법은 먼저 시험유체를 채우고, 다음에 흡상시켜서 액면이 내려오는데 걸리는 시간을 측정하여 물과 같은 유체와의 상대적인 비교를 통하여 측정한다. 즉 점도의 절대 값을 알고 있는 액체와 점도를 구하려는 액체를 위의 방법으로 각각 측정하여 비교한다.Hagen-Poiseuille 방정식 :점성계수(μ)에 대해서 정리 하면물의 점성계수와 임의의 유체의 점성계수에 대한 비로 나타내면구해야 하는 임의의 유체의 점성계수에 대하여 식을 정리하면점 도 계특 징Saybolt 점도계유류의 점성계수를 측정, 미국의 표준형 점도계Ostwald 점도계점성계수가 낮은 유체와 정밀한 측정 가능회전 원주식 점도계회전하는 원통과 뉴턴의 점성법칙 적용Table. 2 여러 점도계의 종류와 특징3. 실험장치 및 방법3.1 실험 장치Ostwald 점도계, 비커, 스포이트, 메스실린더, 온도계, 글리세린(98.5%)a : 유체 유입구b : 측정 시작 위치c : 유체 저장 공간d : 모세관e : 측정 완료 위치f : 측정 완료 위치g : 유체 유입구h : 유체 저장 공간Fig. 2 Ostwald 점도계와 명칭Fig. 3 글리세린과 기타 실험 장치들3.2 실험 방법1) 스탠드바에 Ostwald 점도계를 클램프를 이용하여 고정한다. 이때 스탠드의 축과 점도계의축이 평행하게 되도록 놓아 유체가 수직으로 떨어지도록 만든다.[Fig 2]2) 글리세린과 물을 6.8%, 13.6%, 20.4%의 비율로 섞은 실험유체를 스포이트와 메스실린더,비커를 사용하여 준비하고, 유체의 온도를 측정한다.3) Ostwald 점도계의 유입구로 100% 물을 넣고 b선 까지 기포 없이 채운 후 b에서 e선 까지하강하는 시간을 측정한다. 이때 5회의 반복 실험을 통해 오차를 줄인다.4) e선 까지 하강한 유체를 a부분을 통해 빨아올려 b선 까지 올라오게 한 후 반복 실험한다.5) 글리세린과 물을 6.8%, 13.6%, 20.4%의 비율로 섞은 실험유체를 3)의 방법으로 반복 실험하여 유체가 떨어지는 시간을 측정 한다.4. 실험 결과 및 토의4.1 실험 결과물횟수12345평균시 간(t)34.63434.737.832.134.6밀 도(ρ)999.78999.78999.78999.78999.78999.78점성계수(μ)0.0012350.0012350.0012350.0012350.0012350.001235온 도(℃)12글리세린 농도 6.8%횟수12345평균시 간(t)39.239.639.639.439.639.5밀 도(ρ)1016.32961016.32961016.32961016.32961016.32961016.3296점성계수(μ)0.0014210.0014350.0014350.0014280.0014350.001431온 도(℃)15글리세린 농도 13.6%횟수12345평균시 간(t)53.254.253.853.65453.8밀 도(ρ)1034.42911034.42911034.42911034.42911034.42911034.4291점성계수(μ)0.0019620.0019990.0019850.0019770.0019920.001983온 도(℃)15글리세린 농도 20.4%횟수12345평균시 간(t)61.361.961.961.961.861.8밀 도(ρ)1052.52871052.52871052.52871052.52871052.52871052.5287점성계수(μ)0.0023010.0023230.0023230.0023230.0023200.002318온 도(℃)15Table. 3 물, 6.8%, 13.6%, 20.4%의 글리세린 혼합액의 밀도와 점성계수농 도물 100%글리세린 6.8%글리세린 13.6%글리세린 20.4%평균 낙하시간34.6439.4853.7661.76평균 밀 도999.781016.32961034.42911052.5287평균 점성계수(μ)0.0012350.0014310.0019830.002318Table. 4 물, 6.8%, 13.6%, 20.4% 글리세린의 평균 혼합액의 밀도와 평균 점성계수4.2 토 의유체의 점성은 각각의 유체마다 다른 고유의 특성으로 유체의 유동에 많은 영향을 미친다. 이러한 점성의 크기인 점성계수는 유체의 흐름을 방해하기 때문에 글리세린을 섞은 실험 유체와 점도를 알고 있는 물이 흘러 내려가는 시간을 측정하면 점성계수의 크기를 알 수 있다.실험결과 물과 혼합한 글리세린의 양과 비례하여 유체의 낙하시간이 늘어나는 것을 확인 할 수 있었다.[Fig.4] 이는 혼합액속에 밀도가 큰 글리세린의 양이 늘어나고 혼합액의 밀도가 높아지기 때문에 점성계수가 비례하여 커지기 때문이다.[Fig. 5] 이것은 Hagen-Poiseuille 방정식이 보여주듯 밀도와 점성계수가 비례하기 때문으로 생각된다.

공학/기술| 2009.06.15| 7페이지| 1,500원| 조회(642)

응집력, 점성계수, 유체공학실험, 속도 변화율

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제트 충돌에 따른 작용힘의 추정 실험

제트 충돌에 따른 작용힘의 측정실험 주제 : 제트 충돌 실험실험 일시 :실험 조건 : 온도( 23.3℃ ), 습도( 47% )실험 조원 :실험 결과 요약유체가 강하게 뿜어져 나와 물체에 부딪침으로써 발생되는 제트 충돌 힘은 유체의 유량과 속도 그리고 부딪친 물체의 형상과 관계가 깊다. 이번 실험 보고서는 유체에 의하여 발생되는 제트 충돌 힘이 물체의 형상에 따른 변화를 측정하기 위하여 제트 충돌실험기구를 이용한다. 실험 장치는 크게 유체가 충돌하는 Target Plate와(θ=90°, θ=120°, θ=180°) 유체를 분사하는 Nozzle, 추를 올려 힘을 측정하는 Weight Pan으로 구성되어 있다. 실험은 3개의 Target Plate을 바꿔가며 추의 하중을 200g씩 상승 시켜 제트 충돌에 의한 힘을 측정하는 실험이다. 실험 결과를 통해 전체적으로 Weight Pan에 놓아지는 질량이 커질수록 유량의 양이 많아지는 것을 확인 할 수 있다. 이는 더 많은 무게를 들어올리기 위해 분사되는 물의 속도가 빨라지고 이는 제트 충돌에 따른 힘의 증가로 나타나기 때문이다. Target Plate θ값의 변화에 따라 들려지는 질량과 유량의 관계를 보면 질량이 같을 때 유량 값이 θ=90° > θ=120° > θ=180° 의 순서로 큰 값을 나타남을 알 수가 있으며 이것은 Target Plate가 평판에 가까울수록 같은 힘을 내는데 더 많은 유량 즉, 유체의 빠른 속도가 필요로 함을 보여준다. 마지막으로 질량과 충돌에 의해 발생하는 힘은 비례적으로 커지며, 유속이 빨라질수록 이론값과 실험값의 차이가 커지는 것을 확인 할 수 있다1. 실험 목적수직으로 뿜어 나오는 물제트를 Target Plate에 충돌시켜 제트가 목표에 작용하는 힘을 측정하여, Weight Pan 위에 올려놓은 추의 중력에 의한 작용 힘과 비교함으로써 제트에 의해 형상이 다른 물체에 작용하여 발생되는 힘을 구한다.2. 실험 관련 이론2.1 제트(Jet)제트는 분류라고도 한다. 분출하는 증기나 액체는 속도가 크므로 이것을 날개 차(impeller)에 닿게 하여 회전운동을 일으킨다. 증기터빈·수력터빈 등의 원동기에 응용된다. 또, 연소가스를 고속도로 분출시켜, 그 반동으로 추진하는 제트엔진이나 로켓 등도 있다. 제트의 내부는 다른 부분보다 압력이 내려가 있으므로, 가는 관을 넣으면 가는 관 속에 이어지는 부분의 유체는 제트 속으로 흡인된다. 분무기는 이 원리를 응용한 것이며, 가는 관으로부터 공기를 분출시키고, 관구 가까이에 가는 관을 접근시키면, 아래쪽의 물은 제트에 의해 빨려 나와서 작은 안개 모양이 되어 공기와 함께 흩어진다.2.2 제트 힘의 기본이론Fig. 1의 그림과 같이 노즐로부터 분사되는 분류방향인 X축에 관해 대칭인 평석 날개에 유속로의 분류가 충격을 가한 후 β의 각도로 전향되면서 유속이가 된다고 가정하자. 날개에 충돌하기 전후의 분류의 속도 차와 정수압 차는 아주 작으므로 거의 무시하면 날개를 향해 X방향으로 유입하는 분류의 운동량(momentum)은이며 날개를 떠나는 분류가 갖는 운동량의 X방향 성분은이다.Fig.1 노즐로부터 분사되는 제트와 힘의 방향역적-운동량의 원리란 충격전후의 운동량의 변화율이 바로 충격량과 같음을 의미함으로날개로서 평판을 사용할 경우 β=90°로 가정할 수 있으므로 다음과 같다.β=120°의 컵을 날개로 사용할 경우를 가정할 수 있으므로 힘은 다음과 같다.한편, 반구형 컵을 날개로 사용할 경우에는 β=180°로 가정할 수 있으므로 다음과 같아진다.전술한 바와 같이 분류가 날개에 충돌하기 전후의 분류의 고도차와 정수압차를 무시할 때의 최대치는가 되므로 반구형 컵이 받는 최대충격력이다.2.3 충격파(Shock Wave)Shock wave를 "충격파"라고 부른다. 충격파에는 크게 두 종류로 분류되는데 하나는 경사충격파(Oblique shock)이고 다른 하나는 수직 충격파(Normal shock)이다. 두 충격파의 가장 큰 차이점은 수직 충격파를 지나는 유동은 아음속 유동이지만, 경사충격파를 지나는 유동은 여전히 초음속(supersonic)을 유지한다는 것이다. 충격파를 지나면 유동의 속도가 감소되고 온도가 올라간다. 그리고 에너지의 손실이 생긴다. 나머지 열역학적 성질은 상태방정식과 열역학적 제1법칙, 제2법칙으로 알 수가 있다. 그리고 충격파를 지나는 유동은 단열과정이지만 비가역과정 (Irreversible process)이다. 실험실에서 충격파를 만드는 방법 중의 하나는 약한 압력 파를 보내고 그 이후에 계속적으로 약한 압력 파를 보내는 방법을 사용하는데 압력의 전파 속도 즉, 외란의 전파 속도는 음속(Sound of speed, Acoustic speed)인데 먼저 보낸 압력 파에 의해 압력파가 지나고 난 후의 공기의 온도는 이전보다 올라가고 그리하여 그 이후에 오는 압력파의 전파속도는 더 증가된다. 왜냐하면 음속은 온도의 함수이기 때문이다. 이러한 약한 압력파가 모이게 되면 충격파와 같은 강력한 불연속면을 만들게 된다.3. 실험장치 및 방법3.1 실험 장치제트충돌 실험장치, 스톱워치Target Plate : 제트충돌이 일어나는 곳Weight Pan : 추가 놓여 고정되는 곳Nozzle : 제트가 분사되는 곳Spirit Level : 실험장치의 평형을 확인Level Gauge : Weight Pan의 초기 위치확인Fig.2 제트충돌 실험장치의 개략도와 설명fig3Fig.3 Target Plate의 형상과 치수3.2 실험 방법① 제트충돌 실험장치의 상판과 투명한 케이싱을 제거하고, 직경이 측정된 타깃을 로드에 부착 시킨다.② Spirit Level을 이용하여 제트충돌 실험장치의 수평을 맞추고 Weight Pan의 선을 Levelgauge에 맞추어 영점을 잡는다.③ 추를 이용하여 Weight Pan 위에 100g의 중량을 올린다.④ Level gauge에 Weight Pan이 일치 할 때 까지 밸브를 조절하고 10ℓ의 물이 차오르는시간을 측정한다.⑤ 추를 이용하여 Weight Pan 위에 900g 까지 200g 씩의 중량을 증가 시키며. ③～④의실험을 4회 더 반복하여 결과 값을 측정한다.⑥ 하나의 Target Plate에 대한 실험이 끝나면 다른 Target Plate를 부착하여 ①～⑤ 실험을반복하며 결과 값을 측정한다.fig3Fig.4 실험의 진행 과정4. 실험 결과 및 토의4.1 실험 결과table 1. 제트충돌 실험결과Target추의 질량(g)체적(ℓ)시간(s)유량(m3/s)평 판Targetθ=90°1001046.00.00021730025.00.00040050019.50.00051360018.00.00055670016.00.000625Tartgetθ=120°1001056.00.00017930033.00.00030350025.00.00040070021.00.00047690018.50.000541반 구Targetθ=180°1001061.00.00016430036.00.00027850028.00.00035770022.00.00045590020.00.000500Fig.5 질량에 따른 유량 변화전체적으로 Weight Pan에 놓아지는 질량이 커질수록 유량의 양이 많아지는 것을 확인 할 수 있다. 이는 더 많은 무게를 들어올리기 위해 분사되는 물의 속도가 빨라지고 이는 제트 충돌에 따른 힘의 증가로 나타나기 때문이다. Target Plate θ값의 변화에 따라 질량과 유량의 관계를 보면 질량이 같을 때 유량 값이 θ=90° > θ=120° > θ=180° 의 순서로 나타남을 알 수가 있으며 이것은 Target Plate가 평판에 가까울수록 같은 힘을 내는데 더 많은 유량 즉, 물의 빠른 속도가 필요로 함을 보여준다.4.2 실험 결과와 이론값 비교table 2. 이론값과 실험값의 차이추의 질량(g)이론값 F실험값 F오 차평 판Targetθ=901000.9810.9410.0403002.9433.185-0.2425004.9055.235-0.3306005.8866.143-0.2577006.8677.775-0.908Tartgetθ=120°1000.9810.9520.0293002.9432.7420.2015004.9054.7770.1287006.8676.7700.0979008.8298.7240.105반 구Targetθ=180°1000.9811.070-0.0893002.9433.072-0.1295004.9055.078-0.1737006.8678.225-1.3589008.8299.952-1.123? 노즐의 단면적 (노즐의 직경 0.008m)? θ=90°에서 추의 질량이 50g일 때의 F의 값 (? θ=120°일 때는? θ=180°일 때는의 식에 대입하여 구한다.? 실험질량은의 이론식으로 구하였다.θ=90°에서 추의 질량이 50g일 때의 m의 값은

공학/기술| 2009.06.15| 8페이지| 1,500원| 조회(227)

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