Reynolds Number 실험_예비레포트 [A+]

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목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 방법
4. 참고문헌

본문내용

입하여 최종적으로 Reynolds Number를 계산할 수 있다.
Table 2. 물의 물성표
(5) 압력강하
- 압력강하는 유체가 흐를 때 그 경로에서 마찰이나 장애물 등의 불가역적인 손실 원인 때문에 압력이 감소하는 현상이다. 층류 범위에서 압력강하는 유량에 정비례하고(), 난류 범위에서 압력강하는 유량의 1.8~2제곱 정도로 비례한다. ( 매끄러운 관 :, 거친 관 : ) 다음 Fig 6.는 압력강하와 유량 의 관계를 나타낸 그래프이다.
Fig 6. 압력강하와 유량의 관계
최종적으로 압력강하와 레이놀즈 수에 따른 유체의 흐름 형태를 표로 나타내면 다음 Table 3과 같다.
유체의 흐름 형태
층류
전이 영역
난류
물감 선의 형태
축 방향으로만 이동
층류와 난류
사이에서 진동
모든 방향으로의
무질서한 이동
압력 강하
Q1.0에 비례
한 값에서 다른 값으로 진동하기 때문에 측정이 어려움
아주 매끈한 관 : Q1.8에 비례
아주 거친 관 : Q2.0에 비례
Reynolds Number의 크기
Re < 2000
2000 < Re < 4000
4000 < Re
Table 3. 압력강하와 레이놀즈 수에 따른 유체의 흐름 형태
3. 실험 방법
- 실험 기구인 Reynolds Apparatus는 유리관과 밸브, 잉크로 구성되어 있다. 밸브를 열고 닫으며 유량의 속도를 조절하고, 흘러나온 잉크가 흐르는 모양을 관찰하여 유체의 흐름 형태를 파악한다. 실험 장치를 다음 Fig 7에 간단하게 그려 표현하였다.
Fig 7. 실험 장치
(1) 유리관의 밸브를 조절하여 유속을 얻고 정상상태에 도달할 때까지 기다린다.
(조작변수: 출구 유량)
(2) Valve 1을 열어 물감을 서서히 흘려보내면서 흐름의 모양을 관찰한다.
(3) 흐름 모양을 관찰하고 빠져나오는 물이 비커에 500ml까지 채워지는데 걸리는 시간을 측정한다.
(4) 층류와 전이영역, 난류의 유속을 구한다.
( = 유체의 유속, = 빠져나온 물의 부피, = 시간, = 파이프면적)
(5) 재현성을 높이기 위해 위의 실험을 동일 조건으로 5회 반복하여 실행한다.
※ 실험 시 주의사항
1. Reynolds 측정 장치 안에 유속의 흐름을 방해하는 장애물이 없도록 깨끗이 세척한다.
2. 유체는 민감하기 때문에 장치의 흔들림이나 주변의 소음을 제거해준다.
3. 유량의 측정 시 시간의 오차가 없도록 유의한다.
(시간의 오차는 레이놀즈 수의 커다란 변화를 야기한다.)
4. 염료 밸브를 조금씩 열어 잉크를 소량씩만 주입한다.
5. 액면의 수위가 일정하게 유지되도록 장치의 수평을 잘 맞춰준다.
6. 점성은 온도의 영향을 크게 받기 때문에 온도를 일정하게 유지한 상태로 실험을 진행 한다.
4. 참고 문헌
[1] ‘2019년 3학년 1학기 실험노트’
[2] James O. Wilkes, “화학공학유체역학 (마이크로유체학과 CFD)”, 한산, Page 128~134, Page 510~512, 2008
[3] 허원회·김선일,“알기 쉬운 유체역학”, 성안당, Page 189~191, 2008

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