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수리실험-관수로,관마찰실험

관마찰실험시험일서기 2009 년 11 월 12 일 금 요일시험도구도구 : 관 오리피스 시험장치-단면적(A) : 0.000633m2_관로의 길이(ℓ) : 2m초시계 , 저울액주계시험 목적1> 오리피스에 유체를 통과시고 수두차를 측정함으로써 오리피스의 유량계수를 측정한다.2> 관을 흐를 때 발생되는 마찰손실을 측정하는 것이다.참고 및 주의 사항참고 문헌수리실험 백창식외 지음 (구미서관)수리학 강주복 저 수리학 윤태훈 외 공저 (형설출판사)유체역학 fifth edition Munson Yuong Okiishi 공저 (Wiley)수리수문학 이상도 저 (대우건축 토목학원)1.배경지식관수로의 유량은 대부분 베르누이원리를 응용한 계기를 통하여 구해지거나 디지털 또는 아날로그식 유량계로 직접 측정한다. 관수로 내 유량 측정에 주로 이용되는 계기는 벤츄르미터, 노즐, 오리피스미터 엘보우미터 로토미터 등이 있다.유체가 관내를 흐를 때에는 다음과 같은 베르누이 방정식이 성립한다.여기서은 마찰손실수두 또는 수두손실이라 한다.즉,유체가 어느 일정 구간을 지나면서 잃어버린 역학적 에너지라 할 수 있다.=이다 만약 단면이 일정하고 관을 수평으로 놓게되면V1=V2 , Z1=Z2 각각 0 이된다. 따라서 유동에 따른 마찰손실은 압력 에너지의 감소로나타낸다. 길이 L인 곧은 원관 속에 물의 유동에 관한 실험에서 수두손실은 근사적으로 속도 수두와 관의 길이에 비례하고, 관의 직경에 반비례하여 변화하는 것을 알수 있다.=(f:관의 마찰계수)상대조도의 함수가 되며 속도 및 관지름의 크기에 영향을 받고, 유체 유동의 점성계수에 의존한다.:관의 마찰 계수에 대하여 여러 가지 이론이 있다.*관 마찰계수 f -laminar pipe flow()상대조도에 관계없이 레이놀드수 만의 함수이다.-브라시우스 :매끈한 관속의 난류유동에 대한 실험은범위에서--Nikuradsef가 레이놀즈수와 무관하고 상대조도에 의해서만 좌우되는 중간영역에 대하여Nikuradse가 다음과 같은 실험식을 제시하였다 --Moody 선도 에 의한 방법.B.손실수두의 종류-마찰손실수두 -유입 손실수두 -단면적 변화에 의한 손실수도(급확, 급축, 점확대,,)-방향변화에 의한 손실수두(굴절 ,만곡손실수도)-부속품에 의한 손실수도(밸브),유출손실수두-마찰손실수두,관지름, 점성에 반비례하며 관의 길이, 유속의 제곱에, 관내 조도에 비례한다.2. 시험 방법? 압력공들이 완전히 닫혀 있는지 확인한 뒤 실험하고자 하는 관으로 물이 흐를 수 있도록 급수밸브를 열어 관로에 유량이 흐르게 한다.? 펌프를 작동하여 장치 내로 물을 흐르게 하고 유량 제어 밸브를 조절하여 임의 시간에 따른 일정한 유량이 흐르도록 한다.? 유량을 변경해 가며 액주계의 변화 즉 액주차를 측정한다.? 측정된 값을 이용하여값을 알수있다.3.실험 결과-단면적(A) : 0.000633m2-20A D2.84cmt(sec)W(kg)Q(m3/sec)평균 Q(m3/sec)액주계 눈금(mm)h2-h1(mm)V(m/sec)1-110.070.888.73×10-58.9×10-513013330.1411-29.510.869.04×10-52-110.351.110.62×10-510.53×10-514615040.1662-210.351.0810.43×10-53-110.210.646.11×10-56.105×10-5164165.51.50.096443-210.310.626.10×10-554-110.12.3222.97×10-522.21×10-5184194100.3514-210.422.2421.45×10-55-1102.929×10-529.18×10-5186206200.4615-210.493.0829.36×10-56-110.213.7636.83×10-537.04×10-5203236330.5856-210.633.9637.25×10-57-110.354.3441.93×10-540.87×10-5220236160.6467-210.354.1239.81×10-58-110.494.5243.08×10-542.91×10-5221263420.6798-210.604.5342.74×10-5수온 : 10o 관로의 길이(ℓ) : 2m 실험관안지름(d) : 0.0284m동점성계수(V)1.307(x10-6m2/s)평균V(m/sec)평균 Q(m3/secBlasiusBlasius=1-10.1418.9×10-50.04247330640.0424730.0030341-22-10.16610.53×10-50.04077636070.0407760.0040372-23-10.096446.105×10-5층류Blasius를 적용할수 없다0.00043953-20.0305482095Blasius를 적용할수 없다0.0305484-10.35122.21×10-50.03381476270.0338140.0149684-25-10.46129.18×10-50.031587100170.0315870.0241195-26-10.58537.04×10-50.02976127120.029760.0365936-27-10.64640.87×10-50.029031140370.0290310.043537-28-10.67942.91×10-50.028672147540.0286720.0474968-2-----------------------------------------------------------------------------유체가 관내를 흐를 때에는 베르누이 방정식을 적용할 수 있다.베루누이 방정식을 이용하여=에 대한 식을 도출 할수 있었다.여기서는 마찰 계수로 여러 가지 식에 의해 값을 알아 낼수 있다.-() 경우에는 레이놀드수 만의 함수로-() 일 경우에는 브라시우스 식으로 매끈한 관속의 난류유동에 대한 실험에 대하여 적용 한다-Nikuradsef는 레이놀즈수와 무관하고 상대조도에 의해서만 좌우되는 중간영역에 대하여 다음과 같은 실험식을 제시하였다-Moody 선도 에 의한 방법실험에서 유량의 변화에 따라 평균유속을 구하여를 계산한 결과, 층류 와 난류 흐름인 것을 확인 할수 있었다.결과 값 3은수가 3000 이하여서 Blasius을 사용할 수 없다.Moody 선도 값을 사용하여얻을 수도 있고공식을 사용 할 수도 있다.Moody 선도는 층류,천이류,난류 에 상관 없이 모두 적용 할 수 있다.결과 3은=2095 이기 때문에()상대조도에 관계없이 레이놀드 수 만의함수이기 때문에식을 이용 하여값을 구하였다.(Moody 선도를 사용 할 수도 있었지만 정확한 수치가 아닌 그래프 상에서 우리가 데이터를 우리가 읽어야 하기 때문에 값이 정확하지 않아를 사용하였다)일정 단면에서 유량이 많으면 유속이 빨라진다. 결과 값에서도 유량이 많은 데이터에서는 유속이 빨라 난류흐름을 보였다.(는 유속에 비례하기 때문이다.)실험관의 재질이 조도의 영향을 무시할 수 있는 매끈한 관이다.

공학/기술| 2009.12.24| 7페이지| 1,000원| 조회(603)

수리실험, 레이놀즈수, 관마찰실험, 평균유속, 수리싷험결과

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