3.유체마찰손실 예비+결과보고서

소개글

3.유체마찰손실 예비+결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

예비보고서
결과보고서
3. 결과 분석
4. 토의, 결론
결론
5. 참고문헌

본문내용

분석
1) 유량을 정확하게 측정하기 어렵다.
유량을 측정함에 있어 기기 좌측 하단에 측정기구가 잘 맞지 않기 때문에 직접 측정을 하였다. 일정시간(약 5초)동안 메스실린더에 물을 직접 받아 측정하였는데, 측정 과정에서 측정자에 의해 여러 오차가 발생했을 것이다.
2) 표면마찰을 고려하지 않았다.
실제 유체가 관내에서 흐르면 유체와 관의 벽면 사이에서 마찰이 존재한다. 이를 고려하지 않고 계산을 진행하였기 때문에 실제 값보다 이론값이 작게 나왔을 것으로 추정된다. 또한 표면마찰 이외에 밸브에 의한 마찰 또한 있었을 수 있다.
3) 베르누이 방정식의 조건을 만족하지 않는다.
기본적으로 이번실험은 베르누이 방정식을 이용하는데, 베르누이 방정식이 정확하게 맞기 위해서는 다음과 같은 조건들이 필요하다.
1. 비압축성 유체 2. 비점성 유체 3.유선이 경계층을 통과하지 않는다. 4.정상상태
그러나 이번 실험을 진행하면서 물에 기포를 최대한 제거하였음에도 불구하고 일부 작은 기포들이 남아 있었음을 확인할 수 있었다. 기포는 압축성이 커서 이에 의한 오차가 존재할 것이다. 또한 모터를 이용하였기 때문에 완벽한 정상상태를 유지하기 어렵고, 또 물은 점성을 지닌 유체이다.
따라서 위와 같은 여러 요인들로 인해 오차가 발생했다고 볼 수 있다.
결론
이번 실험은 벤츄리미터, 오리피스미터, 급확대, 급축소 관을 통해 흐르는 유량을 이용, 조정하면서 압력차를 측정해보는 실험이었다. 유량이 늘어날수록 유속이 커지면서 압력강하와 마찰손실이 커지는 것을 알 수 있었다. 실험 측정값을 통해 레이놀즈 수를 구하니 작게는 4200에서 크게는 30000까지 전부 난류임을 알 수 있었다. 따라서 관에 흐르는 유체흐름의 값을 1로 보정하여 이론적인 마찰 손실값을 구할 수 있었다. 급확대, 급축소관에서 실험을 통해 구한 마찰 손실값이 이론 마찰값보다 큼을 알 수 있었다. 또, 관에 유입되는 물에 기포가 포함되어 관에 쌓이는 것을 실험을 통해 알 수 있었다. 실험 간 기포를 제거하기 위해 여러 노력들을 하였지만, 전부 없애기는 힘들었고 결국 작은 기포 몇 개가 있는 상태로 실험을 진행하였다. 이 기포는 압축성 유체이므로 베르누이 방정식을 적용하는데 있어 오차의 원인이 됨을 알 수 있었다. 실험 계산 결과를 보면 급축소가 급확대보다 평균오차율이 훨씬 큰 것을 알 수 있다. 급확대의 경우 관이 확대되는 부분 직후에 유선이 존재하지 않는 부분의 와류에 의해 마찰손실이 발생한다. 급축소의 경우 관이 축소되는 부분 직전에 유체가 막혀서 발생하는 손실과 축류현상(vena contracta) 즉, 와류에 의해 손실이 발생하는데 이 값이 급확대보다 더 큼을 알 수 있었다.
또한 동일한 유량에서 벤츄리미터의 압력차가 오리피스미터의 압력차보다 큼을 알 수 있었다.
이론적으로 벤츄리미터가 오리피스미터보다 압력회복이 빠르기 때문에 더 작아야하지만, 실제 실험에서는 관의 단면적이 다르다. 벤츄리미터가 오리피스미터보다 직경이 감소하는 비율이 더 크므로 벤츄리미터에서 관의 비율이 더 급격하게 변한다. 또, 하류의 압력강하를 직접 측정하는 것이 아닌 목 뒤에서 측정한 값이기 때문에 이러한 결과가 나온 것으로 생각된다.
5. 참고문헌
- Unit Operation of Chemical Engineering 7th edition / Warren L. McCabe , Julian C.smith, Peter Harriott / 2005 / McGraw Hill / p 90~93, 99~101, 121~125, 225~229
Handbook Of Chemistry And Physics / David R.Lide / 2005 / p 985

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