벤트리(벤투리, 벤츄리 Venturi)관 실험

소개글

벤트리(벤투리, 벤츄리 Venturi)관 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1) Venturi 관에 대하여 간단하게 정리하라.


(2) 유량을 액주계가 부착된 지점의 유로단면적으로 나누어 각 지점의 평균유속을 구하고 이로부터 동압수두V² /2g을 계산하라.


(3) 측정된 정압수두p/γ와 계산된 동압수두 V²/ 2g을 이용하여 에너지선(E.L.), 수력 기울기선(H.G.L) 및 에너지 손실수두를 그래프 상에 표시하라.


(4) p-p₀/γ(p/γ: 측정된 정압수두, p₀/γ: 측정된 입구수조의 정압수두)와 동압수두V²/2g을 목에서의 동압수두Vth²/2g으로 나누어 무차원화 시키고, 이것을 이용하여 무차원화 된 에너지 선과 수력 기울기선을 그래프 상에 표시하고, (2)에서 구한 것과 비교하여 무차원화의 중요성을 생각해 보라.


(5) 그래프 상에 표시되는 에너지 손실수두를 이용하여 관 입구에서의 부차적인 손실수두hL을 구하고, 이로부터 주어진 사각관 입구에서의 손실계수 kL을 추정하라.

본문내용

51
262.3008
지름
(mm)
실 험 2 (22)
유속(m/s)
동압수두(mm)
정압수두(mm)
전수두(mm)
M1
26
0.6906
24.3092
236
260.3092
M2
23.531
0.8431
36.2329
230
266.2329
M3
18.82
1.3181
88.5494
183
271.5494
M4
16
1.8237
169.5056
62
231.5056
M5
18.1
1.4250
103.5023
138
241.5023
M6
20.192
1.1450
66.8262
171
237.8262
M7
22.288
0.9398
45.0173
187
232.0173
M8
24.385
0.7851
31.4176
199
230.4176
M9
26
0.6906
24.3092
201
225.3092
지름
(mm)
실 험 3 (11)
유속(m/s)
동압수두(mm)
정압수두(mm)
전수두(mm)
M1
26
0.3453
6.0773
117
123.0773
M2
23.531
0.4216
9.0582
116
125.0582
M3
18.82
0.6590
22.1373
103
125.1373
M4
16
0.9118
42.3764
70
112.3764
M5
18.1
0.7125
25.8756
86
111.8756
M6
20.192
0.5725
16.7065
99
115.7065
M7
22.288
0.4699
11.2543
103
114.2543
M8
24.385
0.3926
7.8544
107
114.8544
M9
26
0.3453
6.0773
109
115.0773
(3) 측정된 정압수두 와 계산된 동압수두 을 이용하여 에너지선(E.L.), 수력 기울기선(H.G.L) 및 에너지 손실수두를 그래프 상에 표시하라.
­ 에너지선 계산법(E.L) : 정압수두의 높이 + 동압수두 =
­ 수력기울기선(H.G.L) : 측정된 정압수두의 높이 =
­ 에너지 손실수두 : 입구수조의 수두 - (정압수두+동압수두)
(※입구수조의 수두 = M1의 전수두)
(4) ( : 측정된 정압수두, : 측정된 입구수조의 정압수두)와 동압수두 을 목에서의 동압수두 으로 나누어 무차원화 시키고, 이것을 이용하여 무차원화 된 에너지 선과 수력 기울기선을 그래프 상에 표시하고, (2)에서 구한 것과 비교하여 무차원화의 중요성을 생각해 보라.
※ p-p/ 는 M1~9 정압수두와 M1 정압수두의 차를 이용하여 구함
※ 목에서의 동압수두 = M4
※ M4의 동압수두 = 78.7991
무차원정압
무차원동압
E.L
M1
0
0.1434
0.1434
M2
-0.0254
0.2138
0.1884
M3
-0.3426
0.5224
0.1798
M4
-1.1421
1
-0.1421
M5
-0.6726
0.6106
-0.0620
M6
-0.4442
0.3942
-0.0499
M7
-0.3300
0.2656
-0.0644
M8
-0.2538
0.1853
-0.0685
M9
-0.2030
0.1434
-0.0596
※ M4의 동압수두 = 169.5056
무차원정압
무차원동압
E.L
M1
0
0.1434
0.1434
M2
-0.0354
0.2138
0.1784
M3
-0.3127
0.5224
0.2097
M4
-1.0265
1
-0.0265
M5
-0.5982
0.6106
0.0325
M6
-0.3835
0.3942
0.0108
M7
-0.2891
0.2656
-0.0235
M8
-0.2183
0.1853
-0.0329
M9
-0.2065
0.1434
-0.0631
※ M4의 동압수두 = 42.3764
무차원정압
무차원동압
E.L
M1
0
0.1434
0.1434
M2
-0.0236
0.2138
0.1902
M3
-0.3304
0.5224
0.1920
M4
-1.1091
1
-0.1091
M5
-0.7315
0.6106
-0.1209
M6
-0.4248
0.3942
-0.0305
M7
-0.3304
0.2656
-0.0648
M8
-0.2360
0.1853
-0.0506
M9
-0.1888
0.1434
-0.0454
▶ 와 동압수두 을 목에서의 동압수두 로 나눔으로 인해서 정압수두와 동압수두의 단위가 없어졌다. 게다가 수치도 작은 값으로 나타 낼 수 있다. (2)경우로 데이터를 분석할 때는 단위도 신경 쓰고, 비교를 하려고 하면 같은단위로 만들어서 해야하는데, 위의 상황이 됨으로써 데이터를 분석하는데 단위를 신경 쓰지 않고 비교할 수 있어서 더 편리해졌다.
(5) 그래프 상에 표시되는 에너지 손실수두를 이용하여 관 입구에서의 부차적인 손실수두을 구하고, 이로부터 주어진 사각관 입구에서의 손실계수 을 추정하라.
※ 관 입구에서의 손실수두 = 입구수조의 수두 - M2 에서의 수두
<실험1>
손실수두 = -3.5430
동압수두 = 16.8438
손실계수 = -0.21034
<실험2>
손실수두 = -5.9237
동압수두 = 36.2329
손실계수 = -0.146102
<실험3>
손실수두 = -1.9809
동압수두 = 9.0582
손실계수 = -0.218686
▶손실계수
※ 고찰
이번 베르누이정리 실험을 통하여 일정한 유량에서 단면적과 속도의 관계를 직접 알 수 있었다. 그 결과로 단면적과 속도는 유량이 일정하다는 가정에서는 반비례 한다는 것을 알 수 있었다. 특히 목의 구간(M4)에서 단면적이 제일 작아서, 속도가 가장 빠른 것을 알 수 있었고, M1, M9에서는 단면적이 제일 커서, 다른 구간에 비해 속도가 가장 느린 것을 알 수 있었다. 그리고 직접 실험을 해서 데이터 값으로 손실수두를 구했지만, 많은 오차가 발생했다. 오히려 손실수두가 없고 에너지를 더 얻은 결과도 보였다. 베르누이정리에서 몇 몇 개의 가정이 실제에서는 적용되지 않아서 오차가 많이 발생 한 것 같다. 좋은 환경에서 더 정확하게 실험을 했다면, 우리가 원하는 이론값과 거의 차이가 없는 데이터를 얻을 수 있었는데, 그 것이 되지 않아서 아쉽다.
그리고 무차원화를 해서 데이터 값을 비교하는데 편리했다. 왜 무차원화를 하는지를 알게 되었고, 그 외 무차원화하여 데이터를 더 쉽게 비교하는 다른 실험들도 알게 되었다. 여러 가지로 좋은 정보를 얻을 수 있는 실험이었다.

키워드

벤트리,   베르누이,   기계,   베르누이의 정리,   유체의 유속,   에너지 손실수두,   동압수두,   정압수두,   유량