*형* 스토어

*형*

개인인증

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

20개
전체 판매량

81개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균C
자료문의 응답률

-

전체자료 20개

이중관열교환기 실험 - Double Pipe Heat Exchanger

Double Pipe Heat Exchanger1. 목적⑴ 간단한 열교환기의 기본식을 연구한다.⑵ 열교환기의 열수지를 계산한다.⑶ 총괄전열계수(Overall Heat Transfer Coefficient)를 실측하고 유체의 유량과의 관계를 연구한다.2. 이론⑴ 2중관 열교환기의 열 수지식2중관 열교환기는 Fig. 10-1과 같이 Single Tube와 Jacket로구성되어 있다. 고온 유체는 내관으로 흐르고 저온 유체는 외관으로 흐르며 열량은 정상상태하에서 관벽을 통해 이동한다.(10-1)(10-2)각각의 열손실량과 얻은 열량이 같다고 가정하면(10-3)where,: 고온 유체의 열손실량 []: 고온유체의 온도 []: 고온유체의 유량 []: 고온유체의 비열 []: 저온유체의 열손실량 []: 저온유체의 온도 []: 저온유체의 유량 []: 저온유체의 비열 []⑵ 장치 내의 각 유체의 온도변화양 유체 사이의 평균 온도차를이라 하면, 교환된 열량은 다음과 같다.(10-4)(10-5)where,: 교환된 열량 []: 전열 면적 []: 총괄 전열 계수 []: 대수 평균 온도차 []① 흐름이 병류( Parallel Flow )일 때(10-6)② 흐름이 향류( Counter Flow )일 때(10-7)총괄 전열 계수가 온도차에 따라 직선적으로 변한다고 가정하였을때(10-8)⑶ 열교환기의 효율Fig. 10-2를 비교하면서 계산한다.① 병류 흐름(Parallel Flow)(10-9)where,② 향류 흐름(Counter Flow)(10-10)where,⑷ 레이놀즈 수()유체의 흐름형태가 층류인지 난류인지를 결정하는 레이놀즈 수는 다음 식으로 표현된다.(10-11)where,: 직경 []: 동점성 계수 ( Kinematic Viscosity,) []: 유속 ( =) []정리하면,(10-12)(10-13)⑸ 총괄 전열 계수이중관 열교환기에 있어서 총괄전열계수 U는 오염인자를 무시할 경우,(10-14)또는,(10-15)where,: 내관의 내,외표면적을 기준으로한 총괄 전열 계수: 내관의 외경 및 내경: 내관의 내경과 외경의 대수평균직경: 관벽의 두께: 관벽의 열전도도: 내관 및 외관에서의 개별 전열계수☞ 참고 : Equivalent DiameterJacket을 흐르는 저온 유체의 레이놀즈 수를 알기 위해서는 냉각수의 통과 면적이이므로 상당직경( Equivalent Diameter ), D를 사용해야 한다.3. 실험 장치4. 실험 준비물⑴ 이중관 열교환기⑵ 온도계⑶ 압력계⑷ 밸브⑸ 유량계5. 실험 방법⑴ 수증기 응축 열교환기의 외관에 수증기를 10 psig가 되도록 조절하여 보내고 내관에는 밸브를 조절하여 일정한 속도로 냉수를 보낸다.⑵ 정상상태에 도달하면 내관의 출입구의 온도를 측정한다.⑶ 수증기의 소비량을 알기 위하여 응축물의 양을 직접 평량하여 측정한다.⑷ 모든 실험치는 정상상태에서 측정하여야 하며 적어도 4번이상 유속을 변화시켜서 실험치를 얻어야 한다.⑸ 밸브를 조작하여 병류와 향류로 각각 실험한다.6. 실험 결과1) 향류부피 : 0.0005m3시간 : 13.23s 13.2s 13.2s평균 시간 : 13.2366s유량 : 3.77739×10-5m3/s초기온도 : 뜨거운 물 : 50℃, 찬물 : 11℃횟수나중온도(℃)ToutTmidTin1차hot35.736.738.5cold24.518.112.92차hot35.536.538.2cold24.318.112.93차hot35.236.237.9cold24.217.912.94차hot353637.6cold2417.812.95차hot34.735.737.5cold23.917.812.92) 향류부피 : 0.0005m3시간 : 13.16s 13.19s 13.15s평균 시간 : 13.1666s유량 : 3.79747×10-5m3/s초기온도 : 뜨거운 물 : 53.7℃, 찬물 : 11℃횟수나중온도(℃)ToutTmidTin1차hot47.449.251.5cold31.223.114.32차hot47.349.151.5cold31.22314.33차hot4748.851.2cold3122.914.24차hot46.748.450.9cold30.822.714.15차hot46.548.350.6cold30.622.6147. 결과값의 고찰⑴ 열교환기에 있어서 개별전열계수와 총괄전열계수를 각각 구하여라.직경 : 내관 - Do : 0.016m, Di :0.014m 대수평균 : 0.01497761m외관 - Do : 0.026m, Di :0.024m 대수평균 : 0.024986661m관 벽두께 : 0.001m열전도도 : 380 W/m·℃열전달계수 : 380000 W/m2·℃ (h=ho=hi)(Di/D0h0) : 2.30263×10-6(xDi/kDL) : 2.45979×10-6(1/hi) : 2.63168×10-6Ui : 136244.8052L : 1.5m물의 비열 : 4184J/kg℃대수평균A : 0.070680991m2물의 밀도 : 1000kg/m3흐름종류유량(m3/s)온도차(hot,℃)온도차(cold,℃)qh(W)qc(W)qT(W)향류3.78×10-52.811442.5281738.5041090.516병류3.80×10-54.116.6647.9882623.5611635.774U = qT/AT × ΔTL 이므로흐름종류ΔT1ΔT2대수평균ΔTU(W/m2?℃)향류Thb-TcaTha-Tcb21.813.617.37876594889.0485036흐름종류ΔT1ΔT2대수평균ΔTU(W/m2?℃)병류Tha-TcaThb-Tcb36.615.924.82820766933.4483224⑵ 전열계수의 유속변화 의존성에 대해 알아본다.향류일 때와 병류일 때의 총괄 전열 계수를 비교하여 보면 병류에서의 전열 계수가 향류일 때보다 크다. 또한 유량도 병류일 때가 향류일 때보다 크다. 따라서 전열계수가 클 때 유속도 크다.⑶ 일정한 조건에서 향류흐름과 병류흐름에서의 총괄전열계수를 비교?설명하여라.향류일때보다 병류에서의 총괄 전열 계수가 크다.⑷ 병류와 향류흐름에서 열교환기의 효율에 대하여 설명하시오.흐름종류T1-T2T1-t1η향류2.824.60.113821138병류4.136.60.112021858⑸ 열교환기에는 어떤종류가 있고 그 특징은 무엇인지 알아본다.열 교환기에는 우선 표면식 열교환기, 축열식 열교환기, 액체연결 간접식 열교환기, 직접 접촉식 열교환기가 있는데 표면식 열교환기는 벽에 의해 분리된 공간에 온도가 다른 유체가 흐르고 통한 열전도 및 벽 표면에서의 유체 대류에 의해 전열시키는 방식의 열교환기로써 다관식 열교환기, 이중관식 열 교환기 등이 있다. 또 축열식 열교환기가 있는데 고체의 축열제(열을 저장하는 매체)를 고온의 유체에 접촉시켜 고온 유체의 열을 흡수한 다음 저온 유체와 접촉하여 저온 유체에 열을 전달하는 열 교환기로 회전형 축열식 열 교환기, 밸브식 환형 축열식 열 교환기 등이 있다. 세 번째로 액체연결 간접식 열 교환기가 있는데 두 개의 표면식 열 교환기에 열매체를 순환시키는 방식의 열 교환기이다. 마지막으로 직접 접촉식 열교환기가 있는데 2가지 유체를 직접 접촉시켜 열 교환을 시키는 열 교환기이다.8. 실험 고찰이중관 열 교환기 실험 (Double Pipe Heat Exchanger)에서는 이중관 열 교환기를 이용하여 향류일 때 그리고 병류일 때의 온도 차이를 이해하고 그를 이용하여 총괄 전열 계수를 구하는 실험이다. 향류와 병류의 그래프는 이론 그래프와 별 차이가 없었다. 기계 사용법에 대해 완전히 숙지하지 못한채 실험에 임하면서 많은 시행착오와 기계 사용법을 익히는데 많은 시간을 보내야 했다. 또한 일정한 온도로 유지가 제대로 되지 않으면서 온도값을 구하는데 많은 어려움을 겪었다. 온도가 일정하게 유지되지 않았던 이유 또한 실험 기계를 사용하는 방법을 완전히 숙지하지 못했기 때문인 것 같다. 장치의 사용법을 더 잘 이해했다면 오차가 적고 더 괜찮은 결과값을 구하지 않았을까 해본다.

공학/기술| 2010.05.16| 11페이지| 3,000원| 조회(580)

열교환기, 이중관, 이중관열교환기, 이동현살실험, 이중관 열교환기 실험

미리보기

닫기
종말 속도 측정 실험 (Measurement of Terminal Velocity) 결과 레포트

Measurement of Terminal Velocity1. 목적⑴ 중력하에서 구체가 유체중에서 침강할 때에 일어나는 현상을 이해한다.⑵ 항력계수(Drag Coefficient)와 Reynolds Number와의 관계를 알아본다.2. 이론⑴ 항력(Drag, Drag Force, Fd) :흐름방향에서 유체가 고체표면에 미치는 힘(3-1)⑵ 항력계수(Drag Coefficient) :유체의 밀도두와 속도두와의 곱에 대한(단위 투영면적당 항력)의 비로서 정의된다.(3-2)where,: 항력(Drag): 투영 면적 (Projection Area)항력계수는 Reynolds Number와 입자의 형태의 함수이다.주어진 형태가 구(球)일 경우, 다음과 같은 경우에 따라 항력계수가 변화① Reynolds Number가 낮을때항력계수는 Stokes' Law에 비교적 잘 일치한다. ()(3-3)(3-4)점동류(Creeping Flow):점도가 작은 기체나 액체 중에서 움직이는 먼지나 안개같은 작은 입자나, 점도가 아주 큰 액체중에서 움직이는 큰 입자의 운동과 같이, 벽 전단이 점성력에만 의존하여 생기는 흐름을 의미한다.② Reynolds Number가 1000이상일때,실험적으로,(3-5)이 된다.⑶ 중력장에서의 유체를 통과하는 한 입자의 운동①일때, (Stokes' Law Range)(3-6)②일 때,(3-7)3. 실험 장치SphereScaleFig. 3-1. Equipment of Terminal Velocity4. 실험 준비물⑴ 밑면이 막힌 두개의 긴 투명관, 직경 약 10cm⑵ Stop Watch⑶ 직경과 비중이 다른 여러개의 구체⑷ 기름5. 실험 방법⑴ 물과 기름을 넣은 두개의 관을 수직으로 세운다.⑵ 구를 떨어뜨리고 구의 침강속도가 어느정도 일정해 졌다고 생각되는 순간에침강속도를 측정한다.⑶ 침강속도는 관의 하부에 미리 정해놓은 구간을 구가 떨어지는데 소요되는시간을 반복 측정하여 계산한다.⑷ 이상과 같은 실험을 구의 종류를 바꾸어 실험한다.☞ 참고 : 중력장에서 유체를 통과하는 입자의 운동< Assumption >① 각 입자의 모양은 구형이다.② 유체를 통과하는 고체입자는 벽이나 다른 입자들의 영향을 받지않고 침강한 다. (Free Setlling)③ 특성길이(Characteristic Length,)가보다 크다.④ 유체는 흐르지않고 정지되어 있다.FDFGFbGpFig. 3-2. The Forces for Sphere in Fluid뉴턴의 제 2 운동법칙에서,(3-8)(3-9)(3-8)식에서 구체의 질량과 그 가속도는 다음 두 식으로 표현할 수 있다.(3-10)(3-11)(3-9)식에서 힘의 성분을 다음과 같이 나타낼 수 있다.(3-12)(3-13)(3-14)< Force Balance >(3-8)식과 (3-9)식을 같게 놓고, (3-10), (3-11), (3-12), (3-13), (3-14)식들을 대입하면(3-15)종말속도에 도달하면 속도는 일정하므로가 된다.그러므로,(3-16)①일때, (Stokes' Low Range)이므로,(3-17)(3-17)식을 (3-16)식에 대입하면(3-18)(3-18)식을 정리하여 유속을 구하는 식으로 만들 수 있다.(3-6)②일 때,이므로,(3-19)(3-7)6. 실험결과구슬 종류질량(g)직경(mm)글리세린(높이:83.5cm)물(높이 85cm)1차(S)2차(S)3차(S)평균(S)1차(S)2차(S)3차(S)평균(S)쇠구슬4.58103.443.473.433.450.600.740.710.6836.56201.641.581.611.610.590.480.530.53113.8300.990.980.950.980.240.210.220.22구리구슬0.55512.0211.4812.0411.850.840.880.870.862.2485.275.044.975.090.780.730.830.789.04122.382.482.442.430.490.510.570.52플라스틱구슬0.06394.8794.9995.0494.971.911.811.941.890.26538.6438.0238.0438.231.431.361.471.420.7310206.42205.85205.93206.072.612.592.622.612.851691.3991.1791.1491.232.012.102.062.06유리구슬0.16591.3891.1491.1291.212.672.552.702.641.331017.5118.2518.2718.011.331.301.321.327. 결과값의 고찰⑴ 항력계수와 레이놀즈 수의 관계를 log-log chart에 그리고 문헌치와 비교하여라. 또 항력계수를 레이놀즈 수의 함수로 표시하여라.낙하속도 및 Re 계산 (동점도계수 0.01271 cm2/s)구슬 종류질량(g)직경(cm)글리세린에서의낙하속도(cm/s)물에서의낙하속도(cm/s)Re(글리세린)Re(물)쇠구슬4.58124.23124.391906.089786.8036.56251.86159.388161.0325078.68113.8385.79380.6020248.8689834.07구리구슬0.550.57.0598.46277.283873.152.240.816.39108.971031.886859.139.041.234.32162.423239.8215334.73플라스틱구슬0.060.30.8845.0520.751063.410.260.52.1859.8685.912354.810.7310.4132.6131.882565.592.851.60.9241.33115.215202.71유리구슬0.160.50.9232.2036.011266.601.3314.6464.56364.785079.23항력계수 계산구슬 종류질량(g)직경(cm)구의부피(cm3)구의밀도(g/cm3)항력계수(글리세린)항력계수(물)쇠구슬4.5810.528.7513.190.6536.5624.198.735.740.80113.8314.148.052.860.19구리구슬0.550.50.078.4074.350.502.240.80.278.3621.840.659.041.20.909.999.200.53플라스틱구슬0.060.30.014.241196.830.630.260.50.073.97293.860.540.7310.521.39826.660.482.851.62.141.33130.190.40유리구슬0.160.50.072.44729.380.911.3310.522.5461.470.48구슬 종류질량(g)직경(cm)Re(글리세린)Re(물)항력계수항력계수실험치문헌치글리세린물글리세린물쇠구슬4.5811906.089786.8013.190.650.440.4436.5628161.0325078.685.740.800.440.44113.8320248.8689834.072.860.190.440.44구리구슬0.550.5277.283873.1574.350.500.0060.442.240.81031.886859.1321.840.650.440.449.041.23239.8215334.739.200.530.440.44플라스틱구슬0.060.320.751063.411196.830.630.0290.440.260.585.912354.81293.860.540.0120.440.73131.882565.59826.660.480.0230.442.851.6115.215202.71130.190.400.0100.44유리구슬0.160.536.011266.60729.380.910.0210.441.331364.785079.2361.470.480.0050.44구슬 종류질량(g)직경(m)구의밀도(kg/m3)유속(m/s)(글리세린)유속(m/s)(물)Re(글리세린)Re(물)쇠구슬4.580.018747.161.331.5211.9615161.1936.560.028728.061.872.1433.7942829.44113.80.038049.702.192.5159.1975150.10구리구슬0.550.0058403.380.921.054.135240.012.240.0088355.631.151.328.3310570.799.040.0129991.391.571.7916.9821470.77플라스틱구슬0.060.0034244.130.460.541.241612.110.260.0053972.510.560.662.543320.310.730.011394.200.180.341.583419.942.850.0161328.880.160.402.276322.11유리구슬0.160.0052444.620.370.461.682314.701.330.012540.110.550.684.946759.87⑵ 위 그래프에서 Stokes' law가 적용되는 범위를 정하고, 이론과 비교하여라.Stokes Law에 적용되는 범위는 우선적으로 로그 Re의 값이 1보다 작아야지 사용할 수 있는데 실험의 결과값에서는 로그 Re 가 1보다 작은 경우가 없으므로 이 실험에서 Stokes Law가 적용되는 범위는 없다.⑶ Stokes' law를 적용하여 액체의 점도를 측정하고 문헌과 비교하여 보라.Stokes Law에 적용하려면 로그 Re 값이 1보다 작아야 사용 가능한데 그러한 경우가 없으므로 측정할 수 없다.⑷ 위의 실험방법에서 유속을 측정하는 방법 외에 다른 방법이 있을지를 생각하여 보라.유속을 측정하는 방법 중 널리 쓰이는 방법으로는 우선 첫째로 벤투리 미터와 오리피스를 통해서 측정하는 방법이 있다.8. 실험 고찰이번 실험은 종말 속도 실험 (Measurement of Terminal Velocity)라는 실험으로써 글리세린과 물이 담긴 통에서 여러종류 그리고 여러 크기의 구슬을 떨어뜨려 바닥까지 도달하는데 걸리는 시간을 측정하여 종말 속도를 구하는 실험이었다. 일부 구슬(쇠구슬)은 떨어지는데 걸리는 시간에 순식간이기에 감에 의존해 측정해야하는 부분이 있었으며 또다른 일부의 구슬(플라스틱 구슬)은 너무 느려서 그리고 구슬이 완전히 잠긴채 출발하지 않으면 떨어지지 않는 현상을 보여 실험을 하는데 어려움을 겪었다. 또한 떨어뜨리는 높이도 정해진 높이에서 자동적으로 공이 투하되는 형식이 아니라 사람이 공을 잡고 놓는 형식이기 때문에 공을 놓는 과정에서 스핀이 걸리거나 손가락의 힘으로 밀어지는 현상도 벌어질 수 있기 때문에 또다른 오차의 원인이 될 수 있었다. 이번 실험에서는 레이놀즈 수가 커지는 경우 항력계수는 반대로 작아진다는 점을 배울 수 있었다.

공학/기술| 2010.05.16| 11페이지| 3,000원| 조회(220)

종말속도, 이동현상실험, 결과레포트, 이동현살실험, 종말속도측정실험

미리보기

닫기
[이동현상실험] Bernouli Theorem Apparatus

Bernouli Theorem Apparatus1. 실험목적유량 및 유속의 측정에 유용한 Venturi-Meter, Pitot Tube 등의 사용법 및 원리를 이해함으로써 실제 공정상의 유체흐름에 대하여 이해한다.2. 이론1) Venturi Meter (벤츄리 미터)차압식 유량계의 일종인 벤츄리 유량계는 관로 일부분의 단면적을 축소시켜 유속과 압력과의 크기가 바뀌게 되는 원리를 이용하여 관의 단면 축소 전후 압력의 차이를 측정함으로서 유속과 유량을 측정한다.(1) 유체는 미소구간 내의 압력변화를 무시할 수 있는 비압축성 유체이다.(2) 축일(Shaft Work)은 없다.(3) 정상상태의 흐름이다.(4) 유량계는 수평흐름이다.(Horizontal Flow)(5) 파이프 내에 마찰손실이 없다.(6) 완전 발달 흐름이다.(Fully Turbulent Flow : α1 = α2 = 1)-------------- (1)가정에 의해 (1)식은----------------------------- (2)로 쓸 수 있고, 그러므로----------------- (3)연속방정식이므로,------------------ (4)where,(4)식을 (3)식에 대입하여 정리하면-------------------- (5)에 대해 정리하면--------------------- (6)위 식은 마찰이 없는 비압축성 유체에 엄격히 들어맞는다. 작은 값이지만 마찰손실을 고려하기 위하여 실험인자(Venturi Coefficient)를 도입하여 수정하면,--------------------- (7)위 식을 이용하여 부피유량을 계산하여 낼 수 있다.------- (8)2) Pitot Tube (피토관)피토관은 유선에서의 국부속도를 측정하는 기구이다. 축일이 없는 평행흐름을 가정했을 때, 비압축성 유체에 대한 Bernoulli 식은 다음과 같이 표현할 수 있다.------------------------------ (9)Where,: 국부속도마찰손실을 무시하고 국부속도에 대하여 정리하면 아래 식으로 정리된다.------------------------------- (10)다른 유량계와 마찬가지로 위 식은 실제에 꼭 적용되지는 않는다.따라서 보정인자를 사용하여 그 정확도를 높일 수 있다.------------------------------- (11)주의해야 할 것은 오리피스 및 벤츄리 유량계에서는 전체 흐름의 평균속도를 측정하는데 비하여, 피토관은 단지 한 점에서의 속도를 측정한다는 것이다. 속도는 파이프의 단면에서 위치에 따라 달라진다. 그러므로 피토관을 이용하여 평균속도를 구하려면, 관 중심에서의 최대속도를 구하여 계산이나 그래프를 이용해야 한다.3. 실험장치4. 실험준비물1) Bernoulli Theorem Apparatus5. 실험방법1) 전원을 끈 상태에서 마노미터의 튜브 내에 있는 증류수의 눈금을 모두 0으로 맞춘다.2) 공기 송풍기를 가동시켜 관내에 일정한 유속의 유체흐름을 만든다.3) 풍속계의 전압은 빨간 눈금을 넘어가지 않게 작동한다.4) 전원을 올리고 유속을 조정하여 압력 손실을 벤츄리미터와 피토관을 이용하여 마노미터로부터 읽는다.5) 첫 번째는 피토관을 파이프 가운데에 위치하게 한 후 실험한다.6) 유속을 달리하여 위 실험을 반복한다.7) 두 번째는 피토관을 파이프 벽면에 위치하게 한 후 실험한다.8) 유속을 달리하여 위 실험을 반복한다.9) 벤츄리미터의 압력강하를 이용하여 유량을, 피토관을 이용하여 유속을 각각계산한다.6. 실험결과Venturi Meter (벤츄리 미터)전압(V)4050607080실험1풍속(m/s)3.85.67.18.29.3높이차(m)0.0080.0180.0270.0380.05실험2풍속(m/s)3.85.97.48.89.9높이차(m)0.0070.0170.0260.0360.049실험3풍속(m/s)3.75.67.18.69.7높이차(m)0.0070.0150.0270.0380.05평균풍속(m/s)3.775.77.28.539.63높이차(m)0.00730.01670.02670.03730.049720℃의 경우 공기의 밀도(kg/m3)= 1.2051) 40VΔh = 7.3㎜Δp = 7.3mm H2O1 atm = 10336mm H2O 이므로Δp = 7.062×10-4 atm= 7.155×10-4 bar= 71.545식을 통해 유속을 구해주면그리고 가정에 따라 (α1 = α2 = 1, Cv = 1 )U2 = 11.68024 m/s 가 나온다.부피유량을 구하면S2 = 0.0007069m2 이므로0.00826 m3/s 이 나온다.2) 50VΔh = 16.7㎜Δp = 16.7mm H2O1 atm = 10336mm H2O 이므로Δp = 1.616×10-3 atm= 1.637×10-3 bar= 163.672식을 통해 유속을 구해주면그리고 가정에 따라 (α1 = α2 = 1, Cv = 1 )U2 = 17.66643 m/s 가 나온다.부피유량을 구하면S2 = 0.0007069m2 이므로0.01249 m3/s 이 나온다.3) 60VΔh = 26.7㎜Δp = 26.7mm H2O1 atm = 10336mm H2O 이므로Δp = 2.5832×10-3 atm= 2.6168×10-3 bar= 261.786식을 통해 유속을 구해주면그리고 가정에 따라 (α1 = α2 = 1, Cv = 1 )U2 = 22.3381 m/s 가 나온다.부피유량을 구하면S2 = 0.0007069m2 이므로0.01579 m3/s 이 나온다.4) 70VΔh = 37.3㎜Δp = 37.3mm H2O1 atm = 10336mm H2O 이므로Δp = 3.6087×10-3 atm= 3.6557×10-3 bar= 365.566식을 통해 유속을 구해주면그리고 가정에 따라 (α1 = α2 = 1, Cv = 1 )U2 = 26.4025 m/s 가 나온다.부피유량을 구하면S2 = 0.0007069m2 이므로0.01866 m3/s 이 나온다.5) 80VΔh = 49.7㎜Δp = 49.7mm H2O1 atm = 10336mm H2O 이므로Δp = 4.8084×10-3 atm= 4.8709×10-3 bar=487.0946식을 통해 유속을 구해주면그리고 가정에 따라 (α1 = α2 = 1, Cv = 1 )U2 = 30.47675 m/s 가 나온다.부피유량을 구하면S2 = 0.0007069m2 이므로0.0215427 m3/s 이 나온다.전압유속(m/s)유량(m3/s)실험값이론값실험값이론값40V3.7711.680240.0026650.0082650V5.717.666430.0040290.0124960V7.222.33810.0050890.0157970V8.5326.702490.0060300.0186680V9.6330.476750.0068070.021547. 결과값의 고찰1) 실험에서 세웠던 여러 가지 가정들에 대해서 실험시 문제가 되었던 것이 있다면 적어보아라.실험에서 풍속을 측정한 곳은 Bernouli Teorem Apparatus의 말단부에서 측정을 하였지만 실험에서의 측정값을 이용하여 계산한 풍속은 벤튜리미터(Venturi Meter)를 통과한 직후의 풍속의 평균치이므로 거기서 차이를 보이게 된 것 같다. 또한 벤튜리미터는 공기의 유속을 측정할 경우 관내의 압력변화나 신호측정이 피토튜브에 비해 작으므로 공기의 유속 측정에 부적합한 점이 수치상의 차이를 보인 것 같다.2) 2가지 유량계의 장·단점과 그 차이를 설명하여 보아라.실험에서는 피토튜브를 이용한 측정은 하지 못하였으나 인터넷으로 피토튜브에 대한 정보를 알아보았을 때 피토튜브는 관의 직경의 차이를 이용하여 압력차이로 측정을 하는 유량계로써 압력차가 적어 측정에 어려움을 겪을수 있다고 한다. 벤튜리 미터는 전체 유속의 평균치를 구하는 반면에 피토튜브는 한 점의 속도를 측정하는데 사용된다.벤튜리미터는 좁아진 튜브를 통과할 때 베르누이 공식을 이용하여 압력차이를 이용하여 평균 유속을 측정한다. 내구성이 우수하며 오리피스 관에 비해 압력손실이 작다. 하지만 벤튜리미터는 공기의 유속 보다는 액체의 유속과 효율을 측정하는데 유리하다.3) 각 유량계의 이론식에 보정인자가 필요한 이유는 무엇인가?온도와 압력 그리고 유체의 밀도, 설계 밀도, 관의 밀도에 따라서 이론값과의 실제 값의 차이를 보인다. 이를 보정하기 위해 각 유량계의 이론식에 유체밀도, 설계밀도, 관의 밀도 등에 적당한 계수를 넣어주어 오차값을 줄이기 위해 사용된다.

공학/기술| 2010.05.16| 8페이지| 1,000원| 조회(185)

이동현상실험, Apparatus, theorem, 결과 레포트, Bernou..

미리보기

닫기
[이동현상실험] Reynolds Number (레이놀즈 수/레이놀즈 넘버 실험)

Reynolds Number1. 목적1) 유체가 관을 통해 흘러갈 때 흐름 형태에 따른 영향을 이해한다.2) 층류(Laminar Flow)와 난류(Turbulant Flow)의 흐름 형태를 육안으로 확인한다.3) 임계속도를 구하고 문헌과 비교한다.4) Reynolds Number를 명확히 이해한다.2. 이론유량 : 관 속으로 유체가 흐를 경우 흐르는 방향에 직각인 임의의 단면을 단위 시간에 흐르는 유체의 양평균 유속 : 유량을 유로의 단면적으로 나눈 값임계 속도 (Critical Velocity) : 층류(Laminar Flow) 또는 점성류(Viscous Flow)에서 유속이 점점 빨라짐에 따라 난류(Turbulent Flow)로 전이되는 지점의 속도1) 유체의 유속직경이 D 인 원형 관에서 부피 유속을 흐름의 단면적으로 나누면 평균 유속을 구할 수 있다.(1-1)where,: 유량 []: 유로의 단면적 []: 평균 유속 []: 관의 내경 []중심 부분에서는 최대 속도와 평균 속도 사이에 대체로 다음과 같은 관계가 성립한다.(1-2a)(1-2b)2) 레이놀즈 수 (Reynolds Number)유체의 흐름상태는 유로의 모양과 유체의 성질에 따라 달라진다.원관에 유체가 흐를 경우 관의 내경과 평균 유속, 유체의 밀도와 점도로서 나타낼 수 있으며 다음과 같이 레이놀즈 수 (Reynolds number NRe)를 정의한다.where , v: 동점도계수(Kinematic Viscosity) [m2/sec]레이놀즈 수는 차원이 없는 수 (dimensinless number)이다. 단위계만 통일되면 같은 값이 얻어진다. 매끈한 원관(k=0)인 경우 레이놀즈 수가 2100보다 적으면 층류를 이루고, 4000이 넘으면 완전 난류, 그리고 2100~4000 에서는 전이 영역을 나타낸다. 이 영역을 임계 영역이라 하며 NRe=2100 일 때의 유속을 임계 속도라 한다. 이를 정리하면 다음 표와 같다.Table 1-1. 흐름종류에 따른 Reynolds Number의 변화흐름종류흐름조건Re. Number 범위Laminar FlowNo macroscopic mixingVelocity in macroscopic steady flow is constant at any pointTransition Region(전이영역 또는 임계영역)Turbulent FlowMixing by eddy motion between the layers3. 실험 장치4. 실험 준비물1) Stop Watch2) Thermometer3) Beaker4) Mass Cylynder5) Tracer(dye or ink)5. 실험 방법1) 물을 탱크에 넣고 관의 밸브를 조절하여 정상 상태에 도달할 때 까지 기다린다.2) 배출구를 통해 나오는 유체의 유량을 측정하여 유속을 계산한다.3) 잉크를 흘려 보내면서 흐름의 모양을 관찰한다. 이 때 tracer(dye or ink)는 유체 흐름에 영향을 주는 것을 사용해서는 안된다.4) 2), 3)의 실험을 수회 반복하여 평균값을 얻는다.5) 유속을 차차 증가시켜 가면서 위의 실험을 되풀이 한다.6. 결과실험 회수시간(s)유량(m3/s)유속(m/s)레이놀즈 수(NRe)1차49.82.008 × 10^-50.06391005.7851742차49.42.024 × 10^-50.06441013.9291843차49.32.028 × 10^-50.06461015.9858354차16.945.903 × 10^-50.18792956.7946685차16.785.959 × 10^-50.18972984.9881816차16.666.002 × 10^-50.19113006.4886967차4.352.298 × 10^-40.731711514.506138차4.762.100 × 10^-40.668710522.710449차4.552.197 × 10^-40.699611008.374물의 온도(K)284물의점도(kg/m?s)0.001271물의밀도(kg/m3)1000물의동점도계수(m2/s)=점도/밀도0.000001271관의 직경(m)0.02유출량(m3)0.001유량유출량/시간유속레이놀즈 수1,2,3차 실험4차 실험5,6차 실험7,8,9차 실험7. 결과에 대한 고찰1) 층류에서 난류로 변화하는 임계 레이놀즈 수를 구하고 문헌과 비교하여 보라.임계 레이놀즈 수는 전이영역의 레이놀즈수를 의미하는데 문헌에 따르면 2100~4000을 의미한다. 실제 실험에서는 전이영역으로 분류할 수 있었던 레이놀즈 수는 2956에서 3006 정도가 전이영역으로 분류할 수 있었던 수였다.2) 유속의 변화에 대한 레이놀즈수의 관계를 그래프로 도시하라.선 그래프를 나타내는 것을 확인할 수 잇다.3) 실험치와 이론치가 부합되지 않는 경우, 그 이유는 무엇인가?관의 마찰이 한가지 원인이 될 수 있다. 또한 유속을 측정할 때 인간의 느낌에 의존하여 초시계와 비커를 이용하여 측정을 하였는데 비커에서의 양을 재는데도 정확하기가 힘들며, 초시계도 인간의 감에 따른 타이밍으로 누르는 것이기 때문에 많은 오차를 범할 수 있다.4) 유로가 원관이 아닐 경우 레이놀즈 수는 어떻게 변할지 검토하여 보라.유로가 원간이 아니라 사각형이라고 할 경우 네군데의 귀통이에서는 발생하는 난류로 인하여 잉크가 흐트러지지 않을까 생각이 든다. 또한 그로 인한 마찰로 유속 역시 작게 측정될 것이라고 예상을 한다. 따라서 레이놀즈 수 역시 작게 측정될 것 같다.5) 유로가 매끈하지 않을 경우 레이놀즈 수에 미치는 영향은 무엇인지 생각하여 보아라.위의 질문에서 처럼 난류가 매끈하지 않은 표면으로 인해 발생하지 않을 까 생각이 들며 또한 그러한 이유로 잉크 역시 느린 유속에서도 직선으로 흐르지 못할 것 같다. 그리고 매끈하지 않은 표면으로 인한 마찰로 유속 역시 작게 측정될 것이라고 예상한다. 따라서 레이놀즈 수도 상대적으로 작게 측정될 것이다.6) 유체역학에서 많이 취급되는 무차원군에는 어떤 것들이 있으며, 그것이 무엇을 의미하는지 조사하라.- Specific Gravity (SG) : 비중어떤 물질의 질량과, 이것과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량과의 비율이다. 비중은 기체의 경우 온도와 압력에 따라 달라지며, 대부분의 경우 밀도와 같은 개념으로 생각해도 무방하다. 표준물질로서는 고체 및 액체의 경우에는 보통 1atm 4℃의 물을 취하고, 기체의 경우에는 1atm, 0℃ 하에서의 공기를 취한다. 비중은 온도 및 압력(기체의 경우)에 따라 달라진다. 비중은 무차원수이며, 고체·액체에 대해서는 그 값이 소수점 이하 5자리까지 밀도와 일치한다.- Biot number표면과 유동량 사이의 온도차에 의한 고체 내부에서의 온도 강하 척도를 보여주는 수로써 무차원수이다.- Fourier NumberFourier Number는 과도 열전달 문제에서 중요한 무차원수이고 Fourier number가 클 수록 주어진 시간 내에 열전도율이 높고 고체 내부는 열전달이 잘된다.무차원수란 차원이 없는 수를 가리키는 것으로 계산시 같은 차원의 단위들이 상쇄되어 아무런 단위가 없는 수를 의미한다.7) NRe의 물리적인 의미에 대해서 조사하여라.레이놀즈 수는 유체의 흐름의 특성을 나타내는 중요한 숫자 중 하나로써 아무런 단위가 없는 무차원 수 이다. 레이놀즈 수는 점성력에 대한 관성력의 상대적인 크기를 나타내는 수로써 여기서 점성력이란 유체간의 끈기로 인한 힘 또는 그로 인해 생길 수 있는 힘을 의미한다. 레이놀즈수는 관성력 나누기 점성력으로써 관성력이 크면 레이놀즈 수가 커지고 점성력이 크면 레이놀즈 수가 작아진다.

공학/기술| 2010.05.16| 7페이지| 3,000원| 조회(614)

레이놀즈수, 이동현상실험, Reynolds Number, 레이놀즈 수 실험, 레이놀즈넘버

미리보기

닫기
[이동현상실험] Efflux Time (유출 시간 측정 실험) 실험 결과 레포트

Efflux Time1. 목적1) 거시적인 에너지 수지 및 질량수지를 적용하여 탱크로부터의 액채의 유출 시간을 이론적으로 유도하여보고 실험치와 비교하여 사용된 가정의 영향을 이해한다.2) 실험중의흐름이 층류인지 난류인지 구별하여 본다.2. 이론1) Hagen-Posieullie 식모멘텀 수지식으로부터 식을 얻으면, 압력 구배의 식을 얻을 수 있다.(2-1)Hagen-Poiseuille식은 층류일 경우에만 적용되는 식임에 주의해야한다.2) Bernoulli 식마찰손실과 기계적 에너지를 포함하는 Bernoulli식을 나타내면 다음과 같다.(2-2)where,Wp:Shaft Workhf:Total Friction Loss:Efficiency:평균유속① 층류에서의 유출시간(2-3)② 난류에서의 유출시간(2-4)3. 실험장치Z1Z2DoRoLHhDRFig. 2-1. Equipment for Efflux Time4. 실험 준비물1) Stop Watch2) Beaker3) Mass Cylinder4) Caliper5) Thermometer5. 실험방법1) 직경과 길이를 알고 있는 파이프를 수조에 연결시킨다.2) 수조에 물을 채운다.3) 액면이 정해놓은 위치까지 내려오는데 걸린 시간을 측정한다.4) 다른 파이프에 대하여도 이와 같은 실험을 되풀이 한다.6. 실험결과실험관의길이L(m)관의직경D0(m)관의반지름R0(m)유출시간(s)평균유출시간(s)유량(m3/s)유속(m/s)Re흐름1차0.60.00450.0022542.6742.634.69×10-52.949810444난류42.6242.62차0.60.00150.00075204.5204.5039.78×10-65.53426531난류204.57204.443차0.2640.00450.0022546.6646.42334.31×10-52.70889591난류46.2646.354차0.2640.00150.00075220.05220.989.05×10-65.12166044난류221.54221.355차0.150.00450.0022544.4443.824.56×10-52.869810160난류43.5343.496차0.150.00150.00075191.05191.221.05×10-55.91876985난류191.37191.24H0.17mh0.095mD0.16mV0.002m3μ0.001271kg/m?sρ1000kg/m3동점도계수 (11℃)0.000001271m2/sg9.8m/s2R0.08m모두 난류로 측정되었으므로 Bernoulli 식을 이용하여 난류의 Tefflux 를 구해보면Tefflux1차2949.7942391.2824519960.038415614145.32509722차26548.148152.8108781140.*************.7117583차2949.7942390.8022316460.054606356129.22147884차26548.148151.7583312160.*************.0485815차2949.7942390.580773560.066365343113.69461736차26548.148151.2729394120.0663653432242.7626237. 결과값 고찰1) 탱크로부터의 액체의 유출시간을 이론치와 실험치를 비교하여 보라.(실험치/이론치) = ts, 관의 길이가 L일 때 각각에 대하여 그래프를 그려보고 분석하여보라.관의 길이관의 직경이론값(tefflux)실험값실험값/이론값(ts)오차율(%)0.60.0045145.325097242.630.29334231270.66580.60.00152866.711758204.500.0713372592.86630.2640.0045129.221478846.420.35925400164.074600.2640.00152549.048581220.980.08669116891.33090.150.0045113.694617343.820.38541842261.45820.150.00152242.762623191.220.08526091891.47392) 1)번의 ts와 관의 직경 D에 대하여 그래프를 그리고 어느 때 오차가 큰지를 조사하여라.위의 그래프에서 볼 수 있듯이 관의 직경이 0.0045m 일때에 비해 관의 직경이 0.0015m일때는 현저하게 낮은 ts를 보임을 알 수 있다. ts가 1에 가까울수록 오차값이 적은 것이기 때문에 관의 직경이 0.0045m일 때 조금 더 정확한 결과값을 보인다는 것을 알 수 있다.3) 유체의 유출속도로부터 점도를 구해보고 이론값과 비교하여보라.직경(m)유속(m/s)Reynolds number점도(kg/m?s)오차율(%)1차0.00452.94984910443.9960.00127102차0.00455.534236531.3490.0038132003차0.00452.7088119590.5990.00127104차0.00155.1215886044.3600.00127105차0.00152.86974110160.3740.00042466.676차0.00155.9186726985.0580.0012710이 실험에서 점도값을 0.01271 kg/m·s 로 보고 문제를 해결했는데 2차와 5차 실험을 제외한 나머지 실험들에서 점도값이 0.01271로 나왔다. 2차 실험에서 사용했던 관은 실험할 때 물이 정확히 같은 유속으로 흐르지 않고 많이 나오다 적게 나오다를 반복하며 일정치 못한 모습을 보여줬다. 관 내부적인 문제가 오차의 원인이 아닐까 생각해본다.4) 유체의 흐름이 층류인지 난류인지 판별하여 보아라.층류인지 난류인지 판별하는 방법으로 레이놀드수를 확인하는 방법이 있는데실험관의길이L(m)관의직경D0(m)관의반지름R0(m)평균유출시간(s)유량(m3/s)유속(m/s)Re흐름1차0.60.00450.0022542.634.69×10-52.949810444난류2차0.60.00150.00075204.5039.78×10-65.53426531난류3차0.2640.00450.0022546.42334.31×10-52.70889591난류4차0.2640.00150.00075220.989.05×10-65.12166044난류5차0.150.00450.0022543.824.56×10-52.869810160난류6차0.150.00150.00075191.221.05×10-55.91876985난류모든 결과값에서 레이놀드수가 4000 이상임을 보여 모두 난류임으로 결정되었다.5) 실험과정을 검토하고 실험결과를 총괄적으로 검토하라.이번 실험에서는 이론적으로 구한 유출시간과 실제 실험에서 얻은 유출시간을 비교해보는 실험이었는데 실제 실험값과 이론값에서 많은 오차를 보였다. 우선 관의 폭이 좁은 관에서 대체적으로 큰 오차를 보임을 알 수 있었다. 특히 이론값에 비해 실험값이 더 작은 결과를 보인것을 봤을 때 마찰에 따른 실험값의 오차가 아닌 다른데서 그 원인이 기인했음을 알 수 있다. 우선 그 원인 중 하나로써는 관의 직경을 재는데에 따른 오차다. 기본적으로 관에 적혀있는 직경을 이용하여 이번 실험의 이론값을 도출하였는데 실제 재었을 때의 직경과 많은 차이가 있었다. 또한 적혀있는 값은 관의 내부 지름이 아닌 외부지름이었다.생각 외로 이번 실험에서 많은 오차값이 나왔다. 개인적으로 관의 마찰력 때문에 이론값보다 더 큰 결과값이 나올 것으로 예상했는데 오히려 반대로 이론값이 결과값에 비해 더 큰 값이 나왔다. 그 원인은 관의 측정의 오류 또한 물의 흐름이 일정치 않았던 점 등을 원인으로 꼽을 수 있겠다. 게다가 시간을 사람이 측정하는데서 생긴 약간의 오차도 있을 수 있겠다.

공학/기술| 2010.05.16| 7페이지| 3,000원| 조회(611)

이동현상실험, Time, Efflux Time, 이동현살실험, Efflux, 실험 결과 레포트

미리보기

닫기