유체역학 - 유량측정 실험

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유체역학 - 유량측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

실제유량 (m3/s) Q2 : 이론유량 (m3/s)
V : 평균속도 (m/s) D1 : 최대 직경 (m)
D2 : 최소 직경 (m) : 물의 비중
: 마노미터 차압(m) C 0 : 유량계수(=0.6)
4) Elbow
구부러진 관에서의 유동은 벽면에서의 박리현상, 2차 유동 등으로 인하여 복잡해지며 에너지 손실이 발생한다.
= =
여기에서
: 손실수두 (m) : 손실계수
V : 평균속도(m/s) : 손실측정 수두 (m)
엘보일 경우 = 0.3 ~ 0.5 90° 곡관일 경우 = 0.2 ~ 0.3
5) 유량계
① 측정원리
관로중에 그림과 같이 Taper관에 Float를 넣어 유속에 따른 Float의 위치를 읽음으로서 유량을 측정한다. 3～150mm의 배관에 설치되며 액체의 경우 0.0003 ～ 200 , 기체의 경 우 0.005 ～17,000까지 측정이 가능하다.
② 장점
가. 측정범위가 넓고 비교적 적은 유량도 측정이 가능하다.
나. 압력손실이 적고 측정눈금이 균등하다.
다. Slurry와 같은 고점성 유체에 적합하다.
③ 단점
가. 측정대상유체가 깨끗해야 한다.
나. 측정 가능한 최대유속이 타 유량계에 비해 상대적으로 낮다.
④ 측정방법
유량계 내부의 뜨개 상부면과 눈금이 일치되도록 수평으로 읽는다.
3. 실험장치
<유량 측정장치 전체 구상도>
< 벤 츄 리 관 >
< 오리피스관 >
< 유 량 계 >
< 유체 높이측정 게이지>
4.실험방법
1) 유량측정장치를 수리시험대에 올려놓고 수평 조절나사로 수평을 맞춘다.
2) 급수 콘넥터를 수리실험대의 급수구에 연결한다.
3) 배수 호스를 수리실험대의 계량 수조에 넣는다.
4) 수리시험대를 작동시킨다.
5) 수주마노메터의 에어 밸브를 잠그고 수리시험대의 유량조절 밸브를 열어 관로에 물을 채우고 유량계를 관측하며 필요유량을 맞춘다.(볼의 상단과 눈금을 일치 시킨다)
6) 수주마노메터의 에어 벨브를 살짝 열어 압축된 공기를 배출시키며 수주가 중간 정도의 높이가 되면 에어 벨브를 닫는다.
7) 단계적으로 유량을 조절하며 수주의 높이를 측정하여 △h를 구하여 기록한다.
1. 작동 스위치
2. 물의 압력 게이지
3. 에어 조절 밸브
4. 유량 압력 밸브
1. 공기 빼기 밸브
2. 유압조절 펌프
< 계산식 >
벤츄리관
주어진 값 :
① 유량이 4ℓ/min일 때
= 4 mm = 0.004m
= 1.842 X 10
0.98 × 1.842 × 10 = 1.805 × 10
단위를 환산(1m³ = 1000L)
Qv = 1.805 X 10 × 10³ = 1.805 X 10
= 1.805 X 10 → 1.083
② 유량이 8ℓ/min일 때
= 7 mm = 0.007m
= 3.224 X 10
0.98 × 3.224 X 10 = 3.1595 × 10
단위를 환산(1m³ = 1000L)
Qv = 3.1595 × 10 × 10³ = 3.1595 X 10
= 3.1595 X 10 → 1.8957
③ 유량이 12ℓ/min일 때
= 13 mm = 0.013m
= 1.097 X 10
0.98 × 1.097 X 10 = 1.0751 × 10
단위를 환산(1m³ = 1000L)
Qv = 1.0751 X 10 × 10³ = 1.0751 X 10
= 1.0751 X 10 → 6.45
오리피스
=
주어진 값 :
① 유량이 4ℓ/min일 때
= 9 mm = 0.009m
= 1.320 X 10
0.6 × 1.320 X 10 = 7.92 X 10
단위를 환산(1m³ = 1000L)
Qv = 7.92 X 10 × 10³ = 7.92 X 10
= 7.92 X 10 → 4.752
② 유량이 8ℓ/min일 때
= 22 mm = 0.022m
= 2.064 X 10
0.6 × 2.064 X 10 = 1.238 X 10
단위를 환산(1m³ = 1000L)
Qv = 1.238 X 10 × 10³ = 1.238 X 10
= 1.238 X 10 → 7.43
③ 유량이 12ℓ/min일 때
= 56 mm = 0.056m
= 3.293 X 10
0.6 × 3.293 X 10 = 1.976 X 10
단위를 환산(1m³ = 1000L)
Qv = 1.976 X 10 × 10³ = 1.976 × 10
= 1.976 X 10 → 11.85
실험 결과 기록표
시험일시 : 2008. 10. 1 대기온도 : 24.3°C
시 험 자 : 오 세 연 , 이 창 주
김 보 겸 , 최 윤 석
N0.
벤 츄 리 관
유 량 계
h1
h2
Q2
Qv
Q
mm
mm
mm
/min
/min
/min
1
165
161
4
1.105
1.083
4
2
167
160
7
1.934
1.8957
8
3
165
152
13
6.582
6.45
12
N0.
오리피스관
유량계
h1
h2
Q2
Qv
Q
mm
mm
mm
/min
/min
/min
1
169
160
9
4.752
7.7616
4
2
178
156
22
7.43
12.136
8
3
201
145
56
11.85
19.363
12
◎ 실험고찰
1. 우리는 이 실험에서 관내에 유량의 흐름을 측정하기 위해 벤츄리관 과 오리피스관을 사용하였다.
※연속방정식
(벤츄리 유량계에서 동일선상의 위치수두는 같다고 가정하고 실험을 하였다)
베르누이(Bernoulli) - 오일러 방정식을 변위 s에 대해 적분한 식(유체 입자의, 유량 전체에 대한 운동 에너지=에너지 방정식) 물이 가지고 있는 에너지보존의 법칙을 관속을 흐르는 물에 적용한 것으로서 관경이 축소(또는 확대)되는 관속으로 물이 흐를 때 에너지는 일정하다.
그러나 관내에서는 마찰과 저항등으로 인하여 많은 유량손실이 발생해 유량계수를 곱해 원래 이론 유량 값과 같아진다. 하지만 벤츄리관은 기준유량과 많은 차이를 보였다. 이 실험은 간단해 보이지만 1mm 의 작은 측정오차로도 값이 크게 다르므로 정밀성이 요구되어진다.
원인 :
① 에 따른 압력 변화를 사람이 측정해 개인오차 및 측정오차가 발생
② 유량 손실이 정확하게 알 수 없으므로 유량손실을 곱해도 오차는 존재
이 실험을 통해 벤츄리관은 유량이 높아질수록 차이가 심해졌고 오리피스관은 유량이 높을수록 오차가 줄어들어는것을 알수 있었다.

키워드

유량측정 실험,   유체의 흐름,   벤츄리관