[화학공학실험] 레이놀즈(Reynolds) 실험

목차

1. 서론
　(1)실험목적
　(2)실험개론

2. 이론
　(1) 유체
　(2) 층류와 난류
　　① 층류(Laminar flow, Re ≤ 2100 )
　　② 난류(turbulent flow, Re ≥ 4000 )
　(3)레이놀즈수 (Reynolds number)
　(4) 전이영역
　(5) 완전 발달흐름과 전이길이

3. 실험
　(1)실험 장치
　　1)Specifications
　　2) 실험 장치
　　3) 실험 방법

4. 결과 및 고찰
　계산 이론
　◇ 고찰

5. 결론


* Reference

본문내용

= 단면적 (* 직경 D: 2cm)
=
③ 단위조작 책 참고
= 1.310
= 62.42 16.018 = 999.8
④
⑤ sketch of ink streamline
고찰
본 실험을 통해 유체의 유량을 측정하여 Re 수를 구하고 그것을 가지고 유체의 흐름을 파악, 비교할 수 있었다.실험 환경을 정상 상태로 만들어 주기 위해 관을 큰 수조 안에 설치하여 수조 안의 물 높이를 일정하게 유지해주는 방법을 썼다. 실험 DATA로 얻은 Re 수를 볼 때 난류 유동, 전이 상태, 층류 유동의 결과를 골고루 얻을 수 있었다. 분사 속도가 너무 빠르면 잉크의 비중 때문에 잉크가 이동 중 퍼지는 현상이 나타났고, 반대로 느리면 물의 흐름 형태를 관찰하기 어려워 난류 유동으로 착각할 수 있었다.이 실험의 독립 변수는 밸브의 개방 정도였는데 이것은 유체의 속도를 결정하는 것으로 곧 Re 수의 변화를 가져오는 것을 의미한다. 한편 유체의 속도를 제외한 나머지 레이놀즈 인자는 일정한 값으로 그 중 물의 밀도와 점도는 일정 온도, 압력 하에서 상수로 취급할 수 있다.위의 실험값으로 레이놀즈수를 구할 때 을 이용하였는데 이것은 뉴턴 유체일 때 이용하는 것으로 위 실험은 뉴턴 유체인 물을 사용하였으므로 이용 가능하다. 한편, 비뉴턴 유체인 경우는 점도가 전단률에 따라 달라지므로 위의 식을 이용할 수 없다. 전이 영역은 관찰하기 힘든 영역인데 이번 실험 중 관찰할 수가 있었다. 네 번째 실험에서의 Re 수와 유체 흐름을 볼 때 전이 흐름으로 유체는 층류 난류 공존의 단계이었다.
5. 결론
레이놀즈수는 관의 직경, 유체의 밀도와 점도, 유속에 의해 줄어들기도 하고 늘어나기도 하였다. 그 뿐만 아니라 레이놀즈수를 이용하여 유체의 질량유속과 최대유속, 그리고 유체의 흐름이 최고조로 발달하는 길이인 전이길이도 계산할 수 있었다. 레이놀즈수에 대한 올바른 이해를 할 수 있다면 유체의 유동에 대한 많은 것을 알 수 있으며, 그에 대한 수치를 도시할 수도 있고 정량적으로 나열할 수도 있다. 유체 역학에서, 흐름의 관성력과 점성력의 비이며 유체의 밀도, 흐름의 속도, 흐름 속에 둔 물체의 길이에 비례하고 유체의 점성률에 반비례하는 레이놀즈수는 여러 가지 주어지는 여러 가지 요소에 의해 유체가 빨라지고 느려지고, 층류로 변하고 난류로 변하는 것을 수학적으로 계산하여 알 수 있었다. 유체의 유동의 성질이라고 할 수 있는 층류와 난류를 측정하고 층류와 경향에 미치는 난류의 상대적 중요성을 나타내는 척도이기도 한 레이놀즈수를 이용하여 층류인지 난류인지를 정량적으로 표시할 수 있으며 그 외에도 유체에 대한 많은 정보를 산출 해낼 수 있다.
* Reference
실험장치 및 실험 방법
: 화학공학실험(1) 천재기교수님 강의노트
Warren L. Mccabe/ 단위조작/ Mcgraw-hill Korea
p. 46 레이놀즈수
p. 47 난류의 성질
유체역학의 이해 / 보성각 / 93~106,
pp. 168~176
유체역학/ 이승목, 김규한, 박창근 공저/동화기술 1997년
pp. 90~92
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%B4%EB%86%80%EC%A6%88_%EC%88%98 - 레이놀즈수
http://blog.naver.com/qhruacjseo/110029306282 - 층류/난류 그림
http://blog.naver.com/jkj0417?Redirect=Log&logNo=100023138253 레이놀즈수 정의
http://www.samdukscience.co.kr/viewproduct_11008_k.html - 레이놀즈수 실험장치

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