펌프 성능 실험[1] 펌프 성능 실험의 개요원심 펌프의 성능을 테스트하는 방법은 펌프의 회전수를 달리하여 그때의 유량 및 유량에 대한 양정과 소요동력. 효율을 구하여 회전수에 따른 그 관계를 특성 곡선으로 표현 고찰하는 방법이 있고, 또 하나는 펌프의 회전수를 임의의 하나로 고증하여 놓고 이 회전수에서 유량(일반적으로 토출 유량)을 변화 시켰을때의 양정, 축동력, 효울을 구하여 유량에 따른 그 관계를 특성 곡선으로 표현 고찰하는 방법이 있다.[2] 목 적본 실험에서는 원심 펌프의 성능을 고찰하기 위해 고정 회전수(1500rpm)에서 송출 유량을 달리 시켰을 때에 대한 속도, 양정을 구하여 그 특성곡선을 그려 보고 아울러 펌프의 운전특성의 양상을 검토한다.[3] 실험 장치모터펌프, 수로, 삼각 위어, 수위계, 전압계, 역류계, 펌프성능실험 장치등[4] 관련 이론펌프의 양정(head,H)은 펌프의 입구와 출구에 있어서의 유체 1Kg당이 가지는 에너지 차로서 단위 무게의 액체가 펌프를 지나는 동안 얻는 에너지로 정의된다. 그러므로, 펌프의 입구와 출구에 베르누이 방정식을 적용하면 양정 H는H={ { P}_{d }- { P}_{s } } over { gamma }+ { {{V }_{d }}^{2}- { { V}_{s } }^{2 } } over {2g }+ { Z}_{d }- { Z}_{s }식에서{ P}_{d }, { P}_{s }는 송출, 흡입관내의 압력표시{ P}_{d }: gauge1 Bourdon Pressure Gauge{ P}_{s }: gauge2 Vacumm garue(mmHg){ Z}_{d }- { Z}_{s }: 양압력계의 1,2의 수직거리(0.26m){ V}_{d }, { V}_{s }는 송출관 흡입관의 속도로서 weir등을 이용 측정한다.만일 송출관경과 흡입관경이 같을 때{ d}_{s }= { d}_{d }이면{ V}_{s }= { V}_{d }로서 식 중 제 2,3항이 소거된다.H= { { P}_{1 }- { P}_{ 2} } over { gheta =90 DEG인 직각 삼각 weir는Q= { 8} over {15 } { C}_{d } SQRT { 2g} { Z}^{ { 5} over {2 } }]{ C}_{d }는 유출계수이다.펌프가 물에 준 동력, 즉 펌프의 일량을 수동력이라고 하며 다음과 같이 표시된다.{ L}_{w }= { gamma QH } over {102 }여기서 Lw : 수동력 (kW): 물의 비중량, 1000kg/m3Q : 펌프의 송출량 (m3/sec)H : 펌프의 전양정 (m)이며, Lw(kW)을 마력으로 표시할 때는 수마력이라하고 Lw = QH / 75 (PS)로 계산한다.펌프를 구동하는데 필요한 동력을 축동력이라하고 베어링이나 그랜드패킹등에 의한 기계적 손실동력 및 원판마찰에 의한 손실동력이 포함된다.펌프에는 전동계가 직결되어 있는 경우가 많다. 이때 전달손실은 없다고 생각하여 전동계의 출력으로서 펌프에 주어지는 축동력이라고 생각한다. 따라서 전류, 전압, 역률을 측정해서 전동기입력을 계산하여, 입력과 효율의 선도로부터 전동기의 출력을 산출하여 축동력을 결정한다.L_s = {T omega }over 102 ~~또는~~ {2 pi T N} over { 60 times 75}여기서 T는 torque, w은 각속도, N은 rpm을 표시한다.Torqe = F*S (s : 6cm)펌프효율은 축동력과 수동력과의 비로 표시된다. 이것은 수력효율, 체적효율과 기계효율의 곱과 같다. 수력효율은 펌프속의 회전차 깃 사이의 유로등에서의 유동손실을 나타내는 효율이고 체적효율은 회전차와 케이싱 사이의 간격에서의 누락, 축과 케이싱사이에서의 누락등을 나타내며, 기계효율은 베어링에서의 마찰손실, 원판마찰등을 나타내는 효율이다.eta = { {L }_{w } } over { {L }_{s } } TIMES 100◎ 삼각 Weir[4-1] 관련 이론 참고자료 (※ 펌프종류와 이론 )(1) 공기/유체로 나누어본 컨베이어 종류1 공기 컨베이어밀폐된 관 속으로 공기를 고속도로 보내면서 이것에 가루를 띄워 운반하사나 준설공사, 탄갱에서의 석탄이송 등에 사용한다. 이송물은 홈·관내를 흐르는 물 속에 투입되어, 유수와 함께 흘러서 운반된다. 보수가 쉽고, 먼 곳에도 쉽게 이송할 수 있는 특징이 있다. 사용영역이 한정되며 이송 후 물기를 빼야 하는 단점도 있다.(2) 펌프종류압력작용에 의하여 액체나 기체의 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 기계이다.펌프는 물뿐만 아니라 석유나 각종 약품 또는 펄프 ·비스코스 ·슬러지 등 특수한 유체의 수송에도 광범하게 사용되고 있다.펌프의 기본 성능을 표시하는 데에는 펌프가 액체를 밀어올릴 수 있는 높이를 나타내는 양정(揚程)과 단위시간에 송출할 수 있는 액체의 부피를 나타내는 유량(流量)으로 표시한다. 따라서, 펌프에는 이 양정 ·유량 및 취급하는 액체의 종류에 따라서 많은 형식이 있다.구조상으로 펌프를 분류하면 왕복펌프 ·로터리(회전)펌프 ·원심펌프 ·축류펌프 ·마찰펌프 및 그 밖의 펌프가 있다. 용도에 따라서는 급수펌프, 깊은 우물펌프 등으로 불릴 때도 있다. 또, 용기 속에 있는 공기나 그 밖의 가스를 흡출하여 진공을 만드는 기계를 진공펌프라 한다.1 욍복식 펌프실린더 안을 피스톤 또는 플랜저가 왕복운동을 하는 펌프인데, 송출밸브와 흡입밸브가 교체로 개폐하여 액체를 흡입 ·송출하면서 양수를 한다. 실린더 1개, 밸브 1조로 되어 있는 것을 단동펌프라고 한다. 가정용 우물펌프가 그 예이다. 이 형식에서는 송수의 맥동(脈動)이 일어나므로 송수량을 평균화하기 위하여 복동범프 ·차동펌프 또는 단동펌프를 몇 개 조합해서 사용한다. 왕복펌프는 양정이 크고 유량이 작은 경우에 적합하며, 수압기용(水壓機用) ·보일러용 등에 쓰인다.< 사판식 액셜 피스톤 펌프 >사판은 고정되어 있고 구동축이 회전함에 따라 피스톤과 실린더 블록이 함께 회전하게 된다. 이 때 각 피스톤은 사판이 경사져있기 때문에 왕복운동을 함으로써 흡입과 토출작용을 한다. 사판의 경사각변화에 따라 토출량을 변화시킬가지지 않는다. 로터에는 미끄러져 움직이는 깃을 가진 베인펌프, 맞물리는 2개의 기어를 가진 기어펌프, 이 밖에 나사펌프 등이 있다. 왕복펌프에 비하여 송출량의 변동이 적다. 용도가 넓어 물·가솔린·윤활유·도료 ·아스팔트 등에도 사용되고, 자동제어용 유압펌프로서도 널리 사용되고 있다. 압력불 평형형 외접기어 펌프의 압력 분포대부분의 기어펌프는 압력 불평형형으로 설계되어 있다. 압력불평형형 기어펌프의 내부압력 분포는 흡입측에서는 작지만, 송출측으로 갈수록 압력분포가 최대가 되는 특성이 있다.3 기어펌프 [ gear pump ]기어에 의해 펌프작용을 하는 기계.서로 맞물리는 2개의 기어를 이것에 외접(外接)하는 케이스 속에 넣고 기어를 회전시켜 톱니의 홈과 둘레의 벽 사이에 생기는 공간의 이동을 이용한다. 장치가 소형이고 값이 싸며 간단하므로, 기름을 수송할 경우 배관 도중에 넣기가 편리하다.유압기계·자동제어 장치에서 소량의 기름을 송유하는 데 사용된다. 구조는 외측 맞물림기어와 내측 맞물림기어의 2종류가 있다.4 베인펌프A,B 두 개의 원이 편심되어 있어서 B는 고정이고, 베인이 붙어있는 A가 회전할 경우, 이 베인은 원심력에 의해서 B의 안벽에 따라서 회전하게 되는데, 이때 XX'보다 위에서는 용적의 증가에 따라 흡입되고 XX'보다 아래는 반대로 토출하게 되는 이러한 계속된 작용이 베인펌프의 기본 원리이다.5 사류펌프 [ diagonal flow pump ]원심펌프와 축류(軸流)펌프의 중간형 펌프.유체가 회전축에 대하여 비스듬히 흘러, 원심력을 받음과 동시에 축방향으로도 가속되는 펌프이다.원심펌프보다 고속으로 운전할 수 있기 때문에 소형 ·경량이 되며, 또 축류펌프에 비하여 높은 양정(揚程)으로 사용해도 공동현상(空洞現象)의 염려가 없다.따라서 도시에서 5∼30 m의 양정의 상하수도용, 관개배수용(灌漑排水用), 공업용수용, 복수기의 냉각수 순환용 등에 사용된다.원심 PUMP회전하는 임펠러(impeller:날개차)의 바깥쪽에 스파이럴형의 통로가 있는 펌프로, 공·광산용 ·화학공업용 등 산업체에서 사용하고 있는 펌프 중 가장 많이 사용되고 있다. 원심펌프의 깃을 개량하여 마모나 부식에 대하여 특히 강하게 한 것은 이수(泥水) ·오수(汚水) ·펄프혼액 ·자갈 ·석탄 등에 적합하다. 물고기 등을 물과 함께 운반할 때도 사용된다.측류 PUMP양정이 낮고 양수량이 많을 경우에 사용된다. 프로펠러형의 임펠러가 회전함으로써 물을 축방향으로 보내는 펌프이다. 양수량이 변화하여도 효율이 저하되지 않도록 운전 중 임펠러의 설치각도를 변화시킬 수 있게 한 것도 있다.원심펌프에 비해 고속회전이 되므로, 부피는 약 1/2로 작아지고, 고속 원동기와 직결할 수도 있다. 또, 양정(揚程)의 변화에 대해 펌프효율의 저하도 적다. 날개차는 보통 보스(boss)에 고정되어 있지만, 부하에 따라 운전 중에 그 붙임각을 바꿀 수 있는 가동익형(可動翼形) 축류펌프도 있다.마찰식 PUMP원판의 바깥둘레에 반지름 방향으로 홈을 붙인 회전체에 의하여 펌프 작용을 하게 한 것인데, 유체가 점성(粘性)에 의하여 고체에 밀착해서 움직이는 성질을 이용한 것이다. 소형의 가정용 우물펌프로서 얕은 우물용이 예이다.유압펌프 [ hydraulic pump ]외부에서 공급되는 기계적 에너지를 유압 시스템 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치.일반적으로 고압이 요구되므로 용적식(positive displacement type)이 주로 사용된다.일반적으로, 회전하는 두 개의 기어 이빨 사이의 공극을 이용하여 가압하는 기어형(gear type), 회전하는 축에 설치된 베인을 이용하여 작동유를 밀어 압축시키는 베인형(vane type), 회전하는 축에 수직 또는 평행하게 설치된 여러 개의 실린더 안의 부피를 축의 회전방향에 따라 작아지게 만들어 압축하는 회전피스톤형(rotary piston type), 회전운동을 왕복운동으로 바꾸어 바로 실린더 안의 작동유를 피스톤으로 가압하는 왕복피스톤형(reciprocating piston type) 등으로 나눌 수 있다.기포펌프 [ 氣泡-,시킨다.
강제대류(Forced Convection) 실험 보고서1. 실험목적{관내부로의 열전달로 인한 공기의 동점성계수(ν), 열전도계수(h), 레이놀즈 상수(Re),프란틀 상수(Pr) 및 Nu측정 및 국부 열전달({h_x) 계수 측정2. 실험방법{1 압축기의 호스를 기기에 연결한다.2 압축기에 전원을 연결한다.(압축기가 off상태)3 기기에 전원을 연결한다.(기기의 power swich를 off 한 상태에서)4 압축기를 ON시켜 공기를 압축한다.5 압축기의 압력이 3㎏/㎠가 되면 압축기의 밸브를 연다.6 유량, 전압을 실험 조건에 맞춘다.(Q: 40,50일 때와 A:13 V: 0.9)7{{t}_1∼{t_10까지 온도를 측정한다.(외부의 표면온도를 10개 구간으로 나누어서 파악)8 유량을 다음 실험 조건치로 맞추고 압력을 기록한다.{QTPAVVTa△pAVolt40.014.30.113.00.950.014.40.213.00.9{9 위와 같은 순서로 4번에 실험값을 기록한다.⑩ 실험이 다 끝난 다음 기기의 switch를 off 한다.3. 실험도구{1 공기 압축기2 강제대류 실험장치,4. 관련이론{1 대류(Convection) : 유체가 고체 위 또는 유로 내부를 흐를 때 유체유동에 의하여 유체와고체사이의 온도차가 있는 경계층을 통하여 전달되는 열전달 형식▶ 유체에 의한 열전달은 대규모 유체 이동의 유무에 따라 전도 또는 대류에 의해 일어난다.대류 열전달은 유체속도 u뿐만 아니라 유체상태인 점성계수 μ, 열전도도 K, 밀도 ρ,비열 Cp에 의해 관계되고 고체 표면의 형상과 거칠기, 그리고 유체 유동의 형태와도 관련된다.가 강제대류 : 펌프나 송풍기에 의하여 유체를 고체 표면위로 강제로 흐르게 할 때처럼 인위적인 유체 유동을 유발 시키는 열전달나 자연대류 : 유체유동이 유체내의 온도차에 의해 생기는 밀도차에 의한 부력 효과 대문에일어나는 열전달{2 관과 관안에 흐로고 있는 유체 사시에 열전달 계산식은{q_w ~=~ h_x (T_W~ -~T_b ){{ q}_{w }: 열플럭스{[열전달의 크기에 대한 같은유체층을 통과하는 대류에 의해 일어나는 열전달의 크기를 의미 Nusselt 수가커질수록 대류 효과는 커진다. Nu = 1 이면 순전한 전도에 의한 열전달이다.{{N }_{ {u }_{ 0} } = { { h}_{ 0} ·dw} over { kappa }{dw: 관의 내부지름 [m]{{ h}_{ 0}: 열전달 계수 {[㎉/㎡h℃]{kappa: {T_b0에서의 공기의 열전도율 {[㎉/mh℃]▶ 무차원을 하는 이유 : 전체 변수의 개수를 줄이기 위해서 지배 방정식을 무차원화하고 변수를 결합해서 무차원수로 표현하는 것이 실용적이기 때문이다.{4 Re 수 : 층류에서 난류로의 천이는 표면의 형상, 표면의 거칠기, 자유흐름 속도, 표면의 온도,유체의 종류 등에 좌우된다. 그 중에서도 Reynolds 수는 유체의 체적 요소에 작용하는점성력에 대한 관성력비에 의해 대개 유동형태가 좌우된다.Re = {{관성력} over {점성력} = {dw ``times`` u} over nu ~=~ { rho ``times`` u ``times`` dw } over mu{dw: 관의 안지름 [m]{u: 축방향 유체속도 [m/s]{nu ~=~ mu over rho: 유체의 동점성 계수 [㎡/s]Re = {{ 4·G'} over { pi ·gamma ·nu ·dw }{G': 중량유량 [{kg/h]{r: 유체의 비중량 [{kg/m^3]{nu: {T_b0에서의 관내의 공기의 운동 점성계수 [{m^2 /h]{dw: 튜브의 내경 [{m]{5 Prandtl 수 : 유체가 표면위를 흐를 때 표면 속도로 가정되는 표면에 인접한 유체층으로 인한속도경계층이 발달한다. 열경계층은 균일한 온도의 유체가 다른 온도의 표면위를 흐를 때 발달한다.즉, 표면의 법선방향으로 온도 변화가 현저한 유동영역이 열경계층이다.열전달 효과가 하류로 갈수록 표면에서 더 먼 지점에서도 감지될수 있으므로열경계층의 두께는 유동방향으로 갈수록 증가한다.유체 속도가 온도 분포에 큰 영향을 미치므로 열경계층과 관계 있는: {T_b0에서의 공기의 열전도율 {[㎉/mh℃]{C_p: 유체의 정압비열 [㎉/㎏℃]{·가스의 Pr = 1 : 운동량과 열이 거의 같은 비율로 유체를 통해 확산된다는 것을 의미한다.·액체금속 Pr ≪ 1 : 열은 운동량에 비해서 매우 빠르게 확산된다.·Pr ≫ 1 에서는 매우 느리게 확산된다.·점성계수 μ? : 유체가 유동에 대한 저항의 정도이며, 온도의 함수이다.1액체의 경우 → 온도에 따라 감소2기체의 경우 → 온도에 따라 증가◎ 보조식{{q_w ~=~ q over s ~=~ {0.86·A·V} over {pi ·dw·X }[㎉/㎡h]{q_w: 내부 벽면에서의 열 flux [㎉/㎡h]{q: 튜브의 x 길이를 통과한 열 flux{s: 튜브의 x 길이에 대한 내벽면적 [{m^2]{dw: 튜브의 내경{X: 관의 길이 [{m]{A: amper{V: Volt (1W = 0.86㎉){{{ q}_{v }~=~ { q} over {v' } ~=~ { 0.86·A·V·} over { { pi } over { 4} ( { Dw}^{2 }- { dw}^{ 2} )·X }{q: 튜브의 x 길이를 통과한 열 flux{q_v: 관의 전도 열 flux{{v': 튜브 x 길이를 통과하는 열츄속에 대한 튜부체적{A: 측정 Amper 값{V: 측정 Volt 값{D_w: 튜브 외경{d_w: 튜브 내경{X: 전기적으로 가열되는 튜브의 길이{{G'~=~ gamma · { {P }_{a } } over { {P }_{s } } · { { T}_{ s} } over { {T }_{a } } ·V· { 60} over {1000 }[㎏/hr]{P_a: 절대압력 [mmHg]{P_s: 대기압 [760mmHg]{T_s: 표준 온도 [20℃]{T_a: 공기의 절대온도 [K]{V: 유량 [ℓ/min]5. 실험표{Measurements & CalculationQTPAVOutside Surface Wall temperature of TubeVTa△pAVoltT0(ι)Digital Thermometer(℃){419.920.822.024.526.828.8{Inside Surface Wall Temperature of Tube (℃), Tw(ι)Tw1Tw2Tw3Tw4Tw5Tw6Tw7Tw8Tw9Tw1017.9518.6519.5520.1520.9521.9523.4526.0528.4530.5517.4518.0518.8519.3519.8520.7521.9524.4526.7528.75{Bulk Temperature of Air in Tube, Tb(ι)Tb1Tb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb7Tb8Tb9Tb1014.3014.3114.3114.3214.3314.3614.4214.5414.6614.7814.4014.4014.4114.4114.4214.4514.5014.5914.6914.71{Local Heat Transfer coefficient, hi(ι)hi1hi2hi3hi4hi5hi6hi7hi8hi9hi10206.57173.73142.89129.33113.9090.3483.5065.5054.6847.81247.20206.57169.82152.63138.86119.68101.2176.4762.5254.01{AverageνκRePrNuh0Tb0111.7314.430.0541342660.02155578513251.90.678625.92133.0014.500.0541502690.0*************.70.678830.82{Pa(㎜Hg)Ta(°K){gamma(㎏/㎥)G'(㎏/h)qw(㎉/㎥h)qv(㎉/㎥h)862.98287.451.3763.875753.9671370841.5899.76287.551.3775.054753.9671370841.5α= {0.0797797 ~~ (m^2 /s ){d_w= {5 ``TIMES``10^-3 ~~(m){D_w= {6 ``TIMES``10^-3 ~~(m)◎ Q 가 40일 경우{q_w ~=~ h_x (T_W~ -~T_b )= 173.73 ( 18.65 - 14.31 ) = 753.97 {[㎉/㎡h]이다. 여기 {q_w을 이용하여 {X을 구하면 아래와.{{q}_{w}~=~{q} over {s}~=~ {0.86·A·V} over { pi ·dw·X }= {{ 0.86 TIMES 13 TIMES 0.9} over { pi TIMES 5 TIMES { 10}^{-3 } TIMES 0.85 }= 753.99 {[㎉/㎡h]따라서 {{ q}_{w }값을 {q_w ~=~ h_x (T_W~ -~T_b )에 넣고 {hi_1을 구하면{hi_1= {{ 753.99} over {(17.95-14.30) }= 206.57 {[㎉/㎡h℃]Q가 40일 때 관의 전도 열 flux 아래와 같다.{q_v={{q} over {v'}={{ 0.86·A·V·} over { { pi } over { 4} ( { Dw}^{2 }- { dw}^{ 2} )·X }={{ 0.86·13·0.9} over { { pi } over { 4} {[ (6 TIMES { { 10}^{ -3} })^{2 }- (5 TIMES { 10}^{-3 } )^{ 2} ·0.85} ] }= 1370841.5 [㎉/㎥h]Q가 40일 때 유량중량 {{ G}^{' }는 {G'= gamma · { {P }_{a } } over { {P }_{s } } · { { T}_{ s} } over { {T }_{a } } ·V· { 60} over {1000 }이다. 대입하면 아래와 같다.{G' ~=~{1.376 ( gamma )· { 862.98({P }_{a }) } over { 760({P }_{s }) } · { 297.15({ T}_{ s}) } over { 287.45({T }_{a }) } ·40(V)· { 60} over {1000 }= 3.875 [㎏/hr]Re = {{ 4·G'} over { pi ·gamma ·nu ·dw }= {{ 4·3.875} over { pi ·1.376 ·0.054134266 ·5· { 10}^{-3 } }= 13251.9Pr = {{ upsilon } over { alpha }= {{ 0.054134266} over {0.0797797 }= 0
유동 가시화 장치1. 실험목적 및 개요유체역학에서 학습한 원통, 익형, 사각형 등을 통하여 흐르는 유동을 가시화 하는데 있다. 본 가시화 실험 장치는 학생들로 하여금 모델주위의 유동장을 관찰하고 층류와 난류의 상태를 관찰할 수 있게 하여 이상적인 흐름상태를 이해할 수 있게 한다. 또한, 실험부를 크게 하였으며 10개의 Sinks와 Sources를 결합하여 놓아 학생들로 하여금 쉽게 할 수 있게 제작되어 있다.2. 실험이론 및 이론식실제 유체의 흐름은 층류와 난류로 구분된다. 여기서 층류에서는 유체의 입자가 서로 층의 상태로 미끄러지면서 흐르게 되며, 이 유체의 입자의 층과 층 사이에서는 다만 분자들이 모두 열을 지으면서 질서 정연하게 흐르고 있는 상태를 층류라고 한다. 반면에 난류는 유체의 입자들이 아주 심한 불규칙한 운동을 하면서 상호간에 격렬하게 운동량의 교환을 하면서 흐르는 상태를 말한다. 이와 같이 실제유체의 흐름에 있어서 서로 판이하게 유동특성을 나타내는 층류와 난류의 구분은 레이놀드 數(Reynolds number)에 의해서 결정된다.레이놀드수는 무차원의 함수, 즉 레이놀드 數 Re을 다음과 같이 정의 하고 있다.{Re = {V`D` rho }over mu, 또는 {{VD}over nu여기서 V : 관 속에서의 流體의 평균속도D : 관의 직경ρ : 유체의 밀도μ : 유체의 점성계수υ : 유체의 동점성계수관류에 대한 여러 실험값을 종합하여 보면 레이놀드수 Re가 약 2100보다 작은 값에서 유체는 층류로 흐르고 , Re가 2100과 4000 사이의 범위에서는 불안정하여 과도적 현상을 이루며, 다만 레이놀드수 Re의 값이 4000을 넘게 되면 대략적으로 유체의 흐름은 난류가 된다.3. 실험장치 및 방법1) 실험장치 :□ 가시화 장치( Flow Visualization Table ). Dimension : (L)1350mm(W)800mm , (H)1150mm. Dye injection : 19 points. Materials : Acryl, PVC, Stainless Steel, Glass etc.. Working area : 605(W) 900(L)mm. Source Control V/V : 10 points. Sink control V/V : 10 points. Model : Aerofoil, Cylinder model, Divergent channel, Sudden Enlargement. Water Flow rate : 15L/min. Level foot : 4 screws for leveling. Adjustable weir plate : 20 mm. Drain Valve :25A, Brass2) 실험방법1. 유량공급 호스를 수돗물에 직접 연결한다. ( 단, 수돗물의 유량은 {150``l/min,압력 {1`` kg / cm^2이상일 것 )2. 배수호스를 배수구에 연결한다.3. 시험부의 레벨을 조절볼트를 사용하여 맞춘다.4. Sink 와 Source 밸브와 공급탱크와 배수탱크의 Drain V/V를 잠근다.5. 실험하고자 하는 모델을 상판유리를 주의깊게 들은 후 모델을 실험하고자 하는 부위에 설치한다.6. 유량 조절밸브를 조금씩 열면서 유량을 조절한다.7. 색소 벨브를 서서히 열어 색소의 흐름을 관찰한다.8. 유량 조절 밸브 및 색소 조절밸브를 조절하여 흐름을 층류상태로 맞춘 후 실험을 행한다.9. 실험을 반복하여 행하고 결과를 토의한다.4. 주의 사항- 본 실험장치의 상판은 강화유리로 제조되어 있으므로 충격이나 무리한 힘을 가하지 않는다.- 본 실험장치의 하판은 아크릴로 되어 있으므로 충격이나 무거운 물건을 올려놓지 않는다- 노즐은 주사위 바늘로 되어 있으므로 상해의 위험이 있으므로 주의한다.- 유량조절 시 상판위로 물이 흐르면, 관찰이 용이하지 못하므로 유량을 서서히 조절한다.5. 결과 및 고찰· 주입유체를 물과 비중을 가지는 유체를 사용한다.· 상판 안쪽 면에 물과 비중이 같은 아세톤을 바름으로써 공기방울 제거에 쉽다.· 장치의 평형상태를 유지한다.· 바늘에서 분출되는 유체의 압력을 일정하게 한다.· 바늘구멍이 막혀있는지 사전 점검한다.{{{< 參朝 >※ 비점성 유체역학이란?실제의 모든 유체는 마찰에 의한 점성을 가지지만, 이론적 전개나 문제의 단순화를 위해 점성을 무시하고 유체를 다루기도 한다. 이렇게 하면 지배방정식의 복잡한 점성항이 사라지고, 실제와 거리는 있지만 짧은 시간 안에 적은 노력으로 문제를 해결할 수 있다. 공학적 문제는 불필요한 노력과 시간의 낭비를 막기 위하여, 대상을 단순화해서 풀어봄으로써 통찰력을 얻은 후 필요한 만큼의 실제현상의 복잡성을 첨가하여 다시 풀어나가는 경우가 많다. 유체역학에서 이러한 목적에 부합하는 학문이 비점성 유체역학이며, 이는 문제의 단순화뿐만이 아니라 점성의 영향이 미미하거나 중요하지 않은 여러 가지 실제 경우에 그대로 적용이 가능하다.{{{※ 베르누이 방정식마찰이 없는 유동의 에너지식은 많은 경우 압력, 속도 및 높이 사이의 긴밀한 관계를 나타내며, 이를 나타내는 식을 베르누이 방정식(Bernoulli Equation)이라 한다. 이 식은 1738년 베르누이(Daniel Bernoulli, 1700∼1782)가 저술한 책에 문장으로 나타나 있었으며, 오일러(Leonhardt Euler, 1707∼1783)가 1755년에 이르러 완전한 식의 형태로 유도해 내었다.베르누이 방정식 :{베르누이 방정식은 유동의 에너지는 압력, 속도(운동에너지), 높이(위치에너지)의 합으로 이루어져 있으며 어느 한 개가 커지면 적어도 다른 하나가 작아짐을 의미한다. 물론 이 간단하고 강력한 방정식이 성립하는 유동영역은 한정되어 있으며 제약조건에 유의해야 한다. (참고 - 제약조건 : 시간에 따라 변하지 않는(정상유동), 비압축성, 비점성 유동이며, 외부로부터 일과 열의 전달이 없어야 한다.)아래 그림과 같이 좁아지는 노즐 형태의 유로에서의 유동은 속도가 빨라지며 압력이 낮아짐을 베르누이 방정식으로부터 알 수 있다. 이를 경험하기 위한 간단한 실험은 얇은 종이 한 장으로 해 볼 수 있다(얇을수록 잘된다). 얇은 종이를 너무 크지 않게 적당한 크기로 잘라서 입술 밑에 대고, 입김을 불면 종이가 딸려 올라와 수평을 유지하는 것을 볼 수 있다. 이것은 종이 위에 유체를 입김으로 가속시켜 속도가 증가하였고, 이로 인해 베르누이 방정식에 의하면 압력이 낮아지기 때문이다. 즉 종이 아래보다 종이 위가 속도증가로 인해 압력이 약간 낮아져 이러한 압력차이가 종이를 끌어올리게 되는 것이다. 종이는 위로 끌어 올라가다가 유동에 밀려 수행한 상태를 유지하게 된다.< 베르누이 방정식이 나타내는 의미와 종이를 이용한 간단한 실험 >{아래 그림과 같이 물체에 가까운 곳은 점성의 영향을 무시할 수 없기 때문에 비점성 유동의 해석이 성립하지 않는다. 그러나 비점성 가정으로도 충분하게 유동을 해석할 수 있는 부분도 여전히 넓은 영역을 차지함을 볼 수 있다.{< 비점성 유동 가정으로 베르누이 방정식이 성립하는 곳과 성립하지 않는 곳 >※ 양력과 익형이론비점성 유동 속에 있는 실린더가 회전한다면 어떤 일이 일어날까? 아래 그림의 오른쪽처럼 실린더가 돌게되면 실린더 아래의 유동은 빨라져 유선이 조밀해지고 압력이 낮아진다(베르누이 방정식을 기억하자). 반대로 실린더 위쪽의 유동은 속도가 다소 줄어들며 압력이 높아진다. 따라서 실린더 위, 아래의 압력차이는 실린더를 아래로 밀어낸다. 이렇게 유동 속에서 물체가 받는 부양력을 양력(Lift force)이라 한다. 이러한 힘을 실제 이용하려 했던 사람들이 Rhode Island 대학의 실험용 프레트너 로터 돛배(Flettner rotor sailboat, 1924년)를 만들었다. 사진의 배에 설치된 원통은 잔디깎는 기계의 모터를 이용해 돌릴 수 있었다. 투수가 커브를 던지는 기본적인 원리도 공을 회전시킴으로서 야구공의 양쪽의 압력이 차이나게 하는 것이다.
*현생인류의 출현에 관한 두 이론-아프리카 기원설: 10만∼20만년전 아프리카에서 출현, 세계각지로 확산 주장. 분자생물학, 유전 학자, 일부 고인류학자들이 지지; 이 설에 의하면 인종의 분화 시점은 4만년전이 최대치. 이 시 기에 당시 현생인류가 살던 모든 지역에서 일제히 출현됨-다지역 진화설: 原人의 Out of Africa(130-110만년 전) 이후 50만년전 舊人 단계를 거치면서 세계 각지에서 동시적으로 각자 진화. 구인 때에 현재의 인종 분화의 기초가 확립. 일부 고인류 학자 주장-언어학적 관점: 인도-유럽어족은 유라시아의 제어족과 계통이 인정된다하여 Eurasiatic이라는 어족 명칭 제시. 여기서 출발하여 세계 5,000여개 언어를 10개 어족으로 분류(p59-). 10개 어족 사이에서도 어휘상의 계통성이 있음을 확인되며, 그 경우 10개 어족들의 공통祖語에 의한 일원 적 발생(monogenesis) 가능성 제시. 이 결론은 인류가 다지역에서 각기 동시진화했다고 상정할 경우와 부합할 수 없으므로 언어학적 시각은 아프리카 기원설을 지지한다; 60년대 러시아학자, 최근의 Joseph Greeenberg 등*현생인류의 확산에 관한 두 이론-Candelabara 모델: 호모 에렉투스 때에 out of Africa한 이후 각 지역에서 독자적으로 진화한 결과 현생인류 출현. 이 모델에 따르면 몽골로이드의 조상은 쟈바원인이나 북경원인-Noah's Ark모델: 280,000년 또는 140,000년전 아프리카에서 탄생한 현생인류의 조상이 유라시아로 진출, 그 지역에서 독자적으로 진화한 인류를 대체--미토콘드리아 DNA연구에 근거한 Eve가설이 이 모델을 지지북방계와 남방계 몽골로이드*북방계(neo-mongoloid): 브리야트, 에스키모, 추크치, 북중국인 등. 최후빙하기 최성기(25,000∼ 13,000년전)에 형성*남방계(paleo-mongoloid): 필리핀, 폴리네시아, 버마인 등--최후간빙기(40,000∼25,000년전) 에 형성된 듯Gm 유전자인류학과3, ab3st형은 몽골계의 특성 유전자-fb1b3형은 백인계의 특성 유전자-흑인종은 몽골, 백인종과의 공통 유전자를 갖고 있지 않다*根井正利: 유전자 거리를 계산, 각 인종의 분화시기 추정-12만년 전 흑인종과 백인종이 분화-6만년 전 몽골인종과 백인종이 분화-몽골계는 해안선을 따라 인도, 동남아, 중국 남부에 이르러 형성된 남방계와 중앙아시아, 천산 산맥, 알타이산맥 북측을 거쳐 바이칼호수 주변으로 확산한 북방계로 나뉜다몽골로이드의 출현과 분화빙하기의 기후*빙하의 분포: 현재 빙하는 육지의 11%, 최후빙하기는 20% 정도; 많은 지역이 쾌적한 기후로 인 간 거주에 적합했을 것으로 추정*시베리아: 기온의 절대치는 낮았으나 건조한 기후로 수분 공급이 적어 빙하에 덮히지는 않았음. 땅밑의 동토가 일정한 수분을 공급, 스텝의 식생 형성*유럽: 빙하의 진출이 확산. 특히 유럽 북부는 15,000 BP부터 일조량이 극히 작아짐; 검은 피부로 는 비타민 D의 생성에 불리. 멜라닌색소가 감소한 돌연변이가 강하게 자연선택되어 비교적 단기 간에 집단 내에 고착됨--발트해 지역의 금발, 벽안몽골로이드의 원향*R. Dale Guthrie-맘모스스텝의 중심부는 티벳고원이며 이곳이 몽골로이드 진화의 원향-Institute of Arcticbiology. University of Alaska*Olsen, 1992: 맘모스 스텝의 중심부로 부터 서쪽지역(유럽과 중동을 거쳐 시베리아까지)에서 발 견된 후기충적세의 인골은 코카소이드계열이며, 극동지역의 인골은 논란의 대상이 되고 있으나 신몽골로이드는 분명아니다. 그렇다면 몽골로이드의 특성을 가장 극적으로 보여주는 신몽골로이드의 원향으로서 가능한 지역은 혹독한 기후의 내륙 밖에 없다는 결론이 나온다. 고고학적 기록은 이 추정을 부정하지 않는다Gm유전자와 몽골로이드*ab3st 유전자-북방형을 특징 짓는 유전자. 출현빈도는 브리야트 0.272, 한국 0.145, 일본 0.261, 아이누 0.252를 나타내며, 내몽골 0.140을 경계로 중국본 몽고주름 등의 유전자세탁이 진행 중이다*오스트로네시아: BC 2000 경 이주. 동남아시아인과 관련성북방계 몽골로이드의 人骨유적*Primorskiy(연해주)의 Chertovi Vorota 동굴: 신석기 완전한 인체유골*Chukotka의 Ust'-Belsk 고분: 청동기, 두개골동북아시아 제민족과 Gm ab3st*몽골-외몽골 0.229, 울란호트(흥안령) 0.194, 호흐호트(내몽골 중부) 0.14-한족 지역에 가까울수록 낮아지는 것은 오랜 세월에 걸친 혼혈의 결과(북경 한족 0.117)*티벳: 서부로 갈수록 높아짐. 0.13∼0.21로 북방형*위구르족-몽골계와 백인계의 유전자를 교환한 결과 5개의 Gm 유전자 보유-ab3st 0.11, fb1b3 0.34로 백인종의 피가 많이 섞인 것을 알 수 있다*오로첸(어룬춘): 빈도 0.44로 극히 높음. 작은 집단 내에서의 족내혼의 결과로 보임(중국령 흥안 령 일대에 1,500명)*에벵키: ab3st 0.30, afb1b3는 오로첸 보다 2배; 중국인과의 혼혈이 원인인 듯시베리아 제민족과 Gm ab3st*브리야트-바이칼 북부: 0.307-중부 바이칼: 0.281-남부 바이칼: 0.272*야쿠트: 0.267*코리야크: 0.200.추크치와 비슷몽골로이드의 한랭/건조 적응양상기후와 체형*알렌의 법칙: 포유동물의 종은 한지에 사는 아종일수록 신체의 돌출부분(코, 귀, 꼬리)이 작아지고 둥근 체형으로 가는 경향이 있다. 체적에 대한 체표면적의 비율이 작아질수록 체온 유지에 유리하기 때문*데릭 로버츠, 영국: 알렌의 법칙을 인간에게 적용. 평균기온과 신체길이에 관한 계측치 간에 상관 관계가 있다--앉은키 비율과 기온은 역관계, 양팔거리와 기온은 정관계안면*지방층: 안면은 항상 외부에 노출되므로 신체 다른 부위에 비해 자연도태의 영향을 많이 받는다. 영하 40도에서 60도에 이르는 기후아래서는 7km/h의 산들바람만 불어도 노출된 피부는 1분안에 동상을 입는다. 이런 상황에서 걷고, 포복해야하는 수렵인에게 있어서 동상방지는 생존에는 것이 북방계 몽골로이드의 특성이며, 가슴과 둔부가 지방축적의 주된 부위로 이용되지 않 는다.*체표면적/체중 비율: 호주원주민과 몽골로이드의 체표면적/체중 비율차이는 10%에 이른다; 수분 증발을 줄이므로서 열손실을 막는 효과를 가져온다피부/체모*옅은 황갈색의 피부: 자외선이 약한 겨울철에 대부분의 피부가 의복으로 감싸진 상태에서도 비 타민D 합성을 가능하게 한다. 동시에 두터운 표피는 고원지대의 강렬한 햇살 속에서 자외선을 차단시키는 역할도 한다. 그것은 북방기후와의 빼어난 절충의 결과이다*성긴 체모: 체모가 없어지면 皮脂腺과 피부의 분비물이 줄어든다. 그것은 피부의 열발산을 줄이 며 동시에 분비물로 살아가는 피부기생충을 막을 수 있다. 일년 내내 피부를 햇살 아래 노출시 킬 기회가 없는 극한의 기후 속에서 그것은 일종의 생존수단이다. 수염이 성긴 것도 안면에 얼 음이 쌓이는 것을 막아 동상방지에 효과가 있다생리적응*안면 분비물: 몽골로이드는 신체분비물에 비해 안면분비물이 상대적으로 많은 편이다. 이 특성은 두터운 의복 때문에 필요한 땀의 발산 필요성을 대체하는 효과가 있을 것*Lewis 맥박: 기온이 빙점이하로 떨어질 경우 모세혈관이 수축과 확장을 반복하여 따뜻한 혈액을 신체말단에 공급하는 자동생리현상--북방계 몽골로이드에 현저하게 나타나며, 유럽인은 대단히 불규칙적인 반응을 보이고, 아프리카인에게는 전혀 나타나지 않는다*저온에 대한 쾌적기준(comfort threshhold): Roberts(1978)--인종간의 유전적인 행동차이가 있다기후와 유목민의 이동과의 연관성에 대한 자료 요약입니다.기후주기와 민족이동S. F. Markham (Climate and the Energy of Nations, 1942)- 문명은 21℃ 혹은 이와 가까운 등온선을 가진 지역에서 발생하였으며, 양호한 습도와 경작할 수 있는 토지와 일치한다.Winkless. N. 와 Browning. I.이 정리한 유목민의 대규모 이동(Climate and the Affairs of Ma초원이 확대됨.1천 2백년 경부터 북반구의 온난은 갑자기 끝나고 한파가 몰려옴.몽고지방은 추워지고 물이 말라 초원이 축소됨.초원의 각 민족은 살아남기 위해 남하 하지 않으면 안됨. 1229년 몽고제국은 카라코럼으로부터 호라즘까지 위도로 10°나 남하. 몽고 지방은추워지고 물이 마르고 초원은 줄어듬. 몽고족의 일부는 위도상으로20도나 남하, 운남의 대리까지 진출.Toynbee - 유목민의 침입은 불량한 기후로 말미암은 초지의 생산성 저 하로 세계의 각지에서 동시에 일어났다고 주장.기후의 맥박과 유목민의 이동 간에 깊은 관계가 있다고 파악함.스텝과 사막으로부터 외부로의 이동 시기는 건조기와 일치하며 스텝, 사막으로의 복귀 이동은 강수량의 증가와 일치한다.캘리포니아의 세코이어 나무 330그루의 매년 나이테 성장 정도를 근거로 지나간 연대의 건조도를 짐작할 수 있음.유목민족의 이동을 결정하는 것은 단기간내에 강수량과 초지가 급격히 줄어드는 것임.토인비가 정리한 역사 시대의 민족 이동 시기와 세코이어 나무로 측정한 당시의 건조시기는 대체로 일치한다.B. C. 1350 - B. C. 1150* 리비아인들이 리비아 사막으로부터 이동 나일강 서안으로 이동* Aramaeans 인들이 북아라비아의 스텝을로부터 시리아로 침입* 히브리인들의 팔레스타인 점령.* 소아시아의 트로이 전쟁.B. C. 700 -* 파미르 고원과 카스피해 사이에 거주하던 스키타이인, 키메리아인들이이라크와 아나톨리아 고원으로 진출* 아랍인들이 사막을 벗어나 유프라테스 강 상류로 진출.B. C. 3세기 - B. C. 2세기* 흉노의 중국 압박* 사르마티안인들의 돈강을 건너 카르파티아 산맥에 이르는 스텝의 점령.베링지협과 신대륙 이주에 관한 자료 요약입니다.Bering StraightDiomede Is.*리틀 다이오미드(미국령), 빅 다이오미드(Ratmanova, 러시아령) 사이로 날짜변경선이 지나감*쌍둥이 섬 간의 거리는 4km, 러시아 국경까지는 2km, 모터보트로 20분 소요*두 섬 사이의 바다는 10월부터다
CNC 머시닝센터□ CNC 프로그램과 사용자머시닝센터는 무엇으로 움직여지고 있는 것일까, CNC 장치를 움직이고 있는 것은 가공 프로그램이다. 가공 프로그램을 CNC 장치에 입력하는 것이나 사이클 스타트의 누름 단추를 누르는 것도 사람이다.현재는 상위인 컴퓨터에서 사이클 스타트의 신호가 보내져 오거나 컴퓨터의 생산계획에 따라 전원이 투입되고 생산 완료시의 전원차단에 이르기까지 자동화하게 되었다. 그러나 머시닝 센터를 어떻게 잘 제어하는가 하는 문제는 역시 사람이 하는 일임에 틀림이 없다.머시닝 센터의 제어를 하는 CNC 장치도 CRT상에 각종의 수치 데이터를 표시할 뿐만아니라 그래픽한 디스플레이도 가능해지고 기계의 상태를 갖가지 방법으로 오퍼레이터에 지시해준다.기계제어를 위한 프로그램도 머시닝 센터의 메이커가 준비한 것만 아니라 사용하는 측에서도 프로그램을 만듬으로써 자기 공장에 적합한 제어를 추가할수 있다.CNC장치도 전문 메이커가 만든 것으로서 제약을 초과한 것이나 자기부담의 CNC장치를 개발하고 머시닝 센터와직결하는 곳이 증가하고 있다. 가공 프로그램도 공장사무소에 프로그램을 만들 뿐만 아니라 오퍼레이터가 CNC장치에서의 질문에 답하면서 조건을 입력해 가면 가공 프로그램을 만들 수 있는 대화형 자동프로그래밍 기능도 있다.그것을 위해서는 질문의 수가 지나치게 많으면 불편하므로 공작물의 재질을 답하면 나중의 절삭조건은 모두 자동적으로 결정해 준다.CNC 장치와 사용하는 사람의 관계, 즉 사람(man), 기계(machine), 인터페이스(interface) 로부터 어떻게 머시닝 센터가 제어되는가를 나중에 설명한다고 해도 사람이 머시닝 센터를 제어하고 있다는 기본에는 변함이 없다.□ 머시닝센터 특징머시닝센터는 조작반을 마이크로 컴퓨터와 소프트웨어를 이용하여 고장부위의 자기 진단, 작업자의 조작유도, 풍부한 동작표시 및 신뢰성 높은 안전 기능 등을 바탕으로 설계되었으며 특징은 다음과 같다.1. 소형부품은 테이블에 여러 개 고정하여 연속작업을 할 수 있다.2. 면가공, 드릴링, 태핑, 보링작업 등의 수동으로 공구교환없이 자동공구교환장치를 이용하여 연속적으로 가공을 완료할 수 있다.3. 공구를 자동교환 함으로써 공구교환 시간이 단축되어 가공시간을 줄일 수 있다.4. 프로그램 오류 시 직접 키보드를 사용하여 수정 작업할 수 있다.5. 컴퓨터를 내장한 NC로서 메모리 작업을 할 수 있으므로 한사람이 여러 대의 기계를 작동할 수 있기 때문에 인건비를 절감할 수 있다.□ 머시닝센터 3축 제어란CNC 선반에서는는 공구가 X축과 Z축의 평면선상을 움직이면서 2축에 의하여 제품이 가공되지만 머시닝센터에서는 기본 3축 이외에도 부가축에 의한 제어가 가능하므로 2축에서보다는 다른 문제들이 대두된다.기본축 [ X Y Z ]- 서로 직교하는 3축에 대응하는 어드레스로 좌표의 위치나 거리를 지정부가축 ( A B C [U V W] )- 부가축의 어드레스로 회전축의 각도와 축의 길이 및 위치를 지정원호보간 ( R [I J K] )- 원호반지름 지정□ CNC 머시닝센터의 프로그래밍G코드기 능G코드기 능G00G01G02G03위치결정(급속이송)직선절삭원호 보간(CW)원호 보간(CWW)G04G10G28G29휴지(dwell)오프셋량,공구원점 오프셋량 설정자동원점에 복귀원점으로부터복귀G코드기 능G코드기 능G30G40G41G42G43G44G49G65G66G73G74G76G80G81G82제2,제3,제4 원점에 복귀공구지름 조정 취소공구지름 보정 좌측공구지름 보정 우측공구길이 보정 +방향공구길이 보정 -방향공구길이 보정 취소user macro단순호출user macro modal 호출peck drilling cycle역 tapping cycle정밀 보링 사이클고정 사이클 취소드릴링 사이클, spot boringcounter boringG83G84G85G86G87G88G89G90G91G92G94G95G98G99peck drilling cycletapping cycleboring cycleboring cycleback boring cycleboring cyclereaming cycle절대값 지령증분값 지령촤표계 설정분당 이송회전당 이송초기점에 복귀R점에 복귀□ CNC 머시닝센터의 종류[1] ATC 머시닝센터ATC의 공구 매거진과 첸저 암의 배치방법에는 여러 가지 형식이 있다. 주축헤드 위에 ATC의 모든 기구를 가지고 있으며 주축이 어디에 있을지라도 ATC가 가능하다. 교환시간도 빨리 할 수 있는데 중량이 있는 공구나 공구 개수상 제약을 받는다.또한 칼럼에 공구 매거진을 설치한 것도 있는데 가공 중에 매거진이 동작할 때, 진동이 영향이 없도록 고안할 필요가 있다. 공구 매거진을 기계에서 분리하여 배치하면 공구수납 개수를 확대하기 쉽고 큰 지름의 공구도 수납할 수 있다.그러나 주측과 공구 매거진의 거리가 멀어지고 공구교환 시간을 단축하기 위해서 새로운 공구를 될수록 주축의 가까이에 대기시켜 둔다는 연구가 필요하다. 또 기구를 간단하게 하고 신뢰성을 높게 하여 경제성을 갖게 하기 위해서 체인저 암이 없는 형식도 있다. 이 경우는 교환 시간이 늦어지는 경향에 있다.공작물의 종류가 증가하면 필요한 공구 개수도 많아진다.공구의 수납개수를 많이 하기 위해서 복수의 공구 매거진을 가진 것도 있다.