실험보고서 - 관내 유동 실험

본문내용

m)
h1(m)
△P pitot
V(r)
0
0
0.0165
161.7
0.569
1
1.5
0.0164
160.7
0.567
2
4.5
0.0162
158.8
0.563
3
7.5
0.0155
151.9
0.551
4
10.5
0.0143
140.14
0.530
5
13.5
0.0115
112.7
0.475
V = 0.5425
Q = 0.0038
K = 0.9534
35Hz
i
r(mm)
h1(m)
△P pitot
V(r)
0
0
0.0222
217.6
0.66
1
1.5
0.0220
215.6
0.65
2
4.5
0.0218
213.6
0.65
3
7.5
0.0209
204.8
0.64
4
10.5
0.0189
185.2
0.61
5
13.5
0.0152
148.9
0.55
V = 0.6266
Q = 0.0044
K = 0.9494
40Hz
i
r(mm)
h1(m)
△P pitot
V(r)
0
0
0.0287
281.3
0.75
1
1.5
0.0286
280.3
0.74
2
4.5
0.0282
276.4
0.74
3
7.5
0.0269
263.6
0.73
4
10.5
0.0245
240.1
0.69
5
13.5
0.0197
193.1
0.62
V =0.7116
Q = 0.0050
K = 0.9488
45Hz
i
r(mm)
h1(m)
△P pitot
V(r)
0
0
0.0359
351.8
0.84
1
1.5
0.0358
350.8
0.83
2
4.5
0.0352
344.9
0.83
3
7.5
0.0339
332.2
0.82
4
10.5
0.0305
298.9
0.77
5
13.5
0.0243
238.1
0.69
V = 0.7966
Q = 0.0056
K = 0.9483
50Hz
i
r(mm)
h1(m)
△P pitot
V(r)
0
0
0.0437
428.3
0.93
1
1.5
0.0435
426.3
0.92
2
4.5
0.0430
421.4
0.92
3
7.5
0.0414
405.7
0.90
4
10.5
0.0376
368.4
0.86
5
13.5
0.0304
297.9
0.77
V = 0.8833
Q = 0.0062
K = 0.9497
◎물의 밀도 : 999
②유속분포 그래프
- 반경(r) 에 대한 속도분포(Vr)
- 30Hz -
- 35Hz -
- 40Hz -
- 45Hz -
- 50Hz -
③주파수별 결과표
Hz
V
Q
K
Ki
(이론적7승근법칙)
오차(%)
(K-Ki)/Ki*100%
30
0.5425
0.0038
0.9534
35
0.6266
0.0044
0.9494
40
0.7116
0.0050
0.9488
45
0.7966
0.0056
0.9483
50
0.8833
0.0062
0.9497
◎
④주파수별 유량 그래프
(2)오리피스의 유량계수 측정 실험
Hz
h2(m)
△Po
Q(ideal)
Q(실험1)
C
ReD
30
0.068
666.413
0.0061
0.0038
0.62
35
0.096
940.818
0.0072
0.0044
0.61
40
0.124
1215.224
0.0082
0.0050
0.61
45
0.156
0528.830
0.0092
0.0056
0.608
50
0.194
1901.237
0.0103
0.0062
0.602
①실험 결과표
◎ = 0.0007065
= 0.00422518
/ C = / =
점성계수 :
②유량계수 그래프(Re-C 그래프)
5. 결과 고찰 및 토의
이번 실험은 유체역학과 관련되어 유체역학의 기본이라 할 수 있는 이론과 공식을 실제 실험에 적용해보는 실험이었다.
첫 번째 실험은 피토관을 오리피스에 중심에 위치시킨 후 송풍기의 주파수를 30Hz로 맞춘 다음 피토관을 중심에서부터 일정한 간격으로 떨어뜨려 가며 실험했다. 이 때의 경사마노미터의 높이를 측정했다. 피토관의 중심에서 부터의 거리가 0~7.5mm인 위치에서는 경사마노미터의 높이차가 거의 없었으나, 거리가 10.5, 13.5 일 때 부터 차이를 보이기 시작했다. 그렇게 송풍기의 주파수를 변화시켜가며 구한 측정값(h1)을 식에 대입하여 의 값을 구하였다. 그리고 식을 이용하여 구간별로 유속 V(r)의 값을 구하였다. 식을 이용하여 평균유속을 구한후 에 대입하여 K값을 구할 수 있었다. 구한 K값을 K값의 이론값이 Ki값과 비교하여 오차값을 구하였다. 피토관에 의한 유속분포 측정실험에서 오차가 발생하는 원인에 대하여 생각해 보았는데 피토관의 위치를 사람의 눈과 손으로 눈금을 확인 하여 위치시키다 보니 조금씩 오차가 있을 것 같았고, 또 여러 조의 반복된 실험 탓인지 눈으로 보기에 피토관이 관과 평행을 이루지 못하고 조금 휘어져 있는 듯 보였다. 이와같은 변수들이 더해져 오차가 발생하게 되는 것 같다.
다음으로 실험한 오리피스의 유량계수 측정 실험은 송풍기의 주파수를 30,35,,,50Hz로 바꿔주어 풍량의 변화에 따른 U마노미터의 높이차를 관찰하는 실험이었다. 실험 전 매뉴얼을 정독한 덕분에 1번 실험을 하면서 매 송풍기의 주파수를 변화 시킬 때 먼저 U자 마노미터의 상대값을 기록해 놓았다. 먼저 했던 피토관 측정실험과는 다르게 이 실험에 압력변화의 값은 상대적으로 크게 나타났다. 실험을 통해 구한 측정값들을 이용해 Q ideal값을 계산하였고, 1번 실험에서의 Q값과 비교해 식 을 통해 유량계수 값을 구할 수 있었다. 실험을 통해 얻은 데이터값을 그래프로 나타내어 관찰한 결과 레이놀즈수의 증가에 따라 유량계수의 값이 작아지는 것을 알 수 있었다.
끝으로 실험을 마치고 결과표를 작성하기 위해 계산을 할 때 단위설정 하는 것이 가장 어려웠다. 결국 몇 번의 걸쳐 마치게 되었는데 이점이 가장 헷갈리고 어려웠던 부분 같다.
이번 관내유동실험은 실험자체는 매뉴얼에 상세한 설명이 있어서 그리 어렵지 않게 끝낼 수 있었다. 그러나 이론값과 결과표를 작성하는 부분이 유체역학을 아직 배우지 못한 편입생인 나에게는 유체역학 책과 참고문헌으로 쓰여 있던 기계계측 과 더불어 여러 관련서적, 인터넷 검색을 총동원하여야 했던 어려운 실험이었다.
하지만, 실험을 마치고 보고서의 끝을 쓰고 있는 나는 유체역학이란 학문을 배우기전 조금이나마 예습을 한 것 같은 기분이다.

키워드

관내 유동 실험,   유속측정 원리,   유량측정 장치의 종류