[유체역학, 열유체 공학실험] #06 관로 유동 손실 - 관로에 흐르는 유동을 통해 손실을 측정하는 실험

소개글

[유체역학, 열유체 공학실험] #06 관로 유동 손실 - 관로에 흐르는 유동을 통해 손실을 측정하는 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적 및 개요

2. 이론
※참고자료
<마찰계수 [摩擦係數, coefficient of friction]>
<수은 [水銀, mercury]>

3. 실험
3.1 실험장치
3.2 실험방법

4. 보고서 작성

5. 실험결과 데이터

6. 고찰

본문내용

172
0.218
0.99
4.395
20
0.25
832
345
487
0.671
1.97
3.382
2
90°Sharp
Elbow
65
5
0.077
795
728
67
0.084
0.61
4.487
40
0.125
875
675
200
0.246
0.99
4.959
20
0.25
1150
573
577
0.761
1.97
3.835
3
90°Bend
R152mm
65
5
0.077
460
423
37
0.050
0.52
3.573
40
0.125
500
405
95
0.129
0.85
3.505
20
0.25
710
362
348
0.485
1.7
3.288
4
90°Bend
R100mm
65
5
0.077
495
453
42
0.055
0.52
3.931
40
0.125
530
434
96
0.130
0.85
3.532
20
0.25
723
353
370
0.507
1.7
3.437
5
90°Bend
R50.8mm
65
5
0.077
520
475
45
0.058
0.52
4.145
40
0.125
565
460
105
0.139
0.85
3.777
20
0.25
487
110
377
0.514
1.7
3.485
*계산
-엘 보 우
1) 90°Standard Elbow
엘보우 직경
단면적
속도
손실계수
-곡 관
3) 900 Bend R 152mm
곡관 직경
단면적
속도
()
손실계수
나머지 2),4),5) 에 대하여는 엑셀을 통하여 계산 후 데이터 표에 입력.
< 비교 그래프 >
-유속이 빨라질수록 손실계수가 작아져야 정상인데 엘보우의 경우 중간 유량 실험에서 측정이 매우 잘 못 되어서 그래프가 비정상적으로 나왔다. 실험 횟수가 적어서 이러한 경우가 발생했다. 앞으로는 중간에 데이터들을 간략히 체크 해보면서 실험을 하도록 해야 하겠다. 실험횟수가 적어서 자세히는 알 수 없지만 경향을 파악하면 유량이 증가할수록 손실 수가 줄어들면서 거의 같은 값을 나타낼 것으로 예상된다.
4) 밸브의 종류와 특징을 파악하고 글로브(Globe) 밸브와 게이트(Gate) 밸브에서 각 유량에 따른 손실계수 K를 구하고 참고문헌의 자료와 비교검토하라.
- 게이트 밸브
실험
횟수
수리실험대
Gate Valve
시간
수조량
유 량
수은 액주
액주차
손실 수두
속도
손실계수
[실험]
손실계수
[참고자료]
손실계수 오차율
(%)
sec
Liter
Qw
[L/sec]
h1
[mm]
h2
[mm]
x
[mm]
hL
[mm]
V
[m/s]
K
K
1
65
5
0.077
305
300
5
5
0.52
0.363
0.5890
39.29745
2
40
0.125
305
300
5
5
0.85
0.136
0.3127
56.61338
3
20
0.250
308
301
7
7
1.7
0.047
0.6515
92.71151
- 글로브 밸브
실험
횟수
수리실험대
Globe Valve
시간
수조량
유 량
수은 액주
액주차
손실 수두
속도
손실계수
[실험]
sec
Liter
Qw
[L/sec]
h1
[mm]
h2
[mm]
x
[mm]
hL
[mm]
V
[m/s]
K
1
65
5
0.077
320
284
36
36
0.52
2.574
2
40
0.125
324
280
44
44
0.85
1.194
3
20
0.250
343
252
93
93
1.7
0.617
-계산-
게이트 직경
단면적
속도
()
손실계수
나머지 2),4),5) 에 대하여는 엑셀을 통하여 계산 후 데이터 표에 입력.
<참고문헌 F. M. White, 유체역학, p.393, p.394, p.396> 와 비교
* 검토
<참고문헌 F. M. White, 유체역학, p.393, p.394, p.396>
,
,
※손실 수두
나머지는 엑셀을 통하여 계산함.
,
※손실 수두
※손실계수
※손실 계수
,
,
-곡관에 대해
,
,
,
나머지는 엑셀을 통해 계산.
,
,
, ,
,
6. 고찰
- 이번 실험은 관로에 흐르는 유동을 통해 손실을 측정하는 실험이었다. 이론상으로 전체 관로 유동내의 손실을 구할 때 무디 차트와 계산상의 오차가 많이 나타났다.
이는 앞에서 말한 여러 가지 원인이 있었을 것이라는 생각이 든다. 그리고 속도와 손실계수와의 관계에서 어긋나는 실험이 많았던 것 같다. 그래프를 통해 확인해보니 좀 더 눈에 띄게 알 수 있었다. 그리고 전체적으로 오차가 많이 큰 실험이었던 것 같다. 그 이유는 환경적인 요인도 있을 수 있지만 계산상의 오차가 컸을 수 있을 것이라는 생각이 든다. 동점성계수도 물의 온도를 적절한 값에서 계산한 값이었다. 그리고 실험할 때 관속의 공기를 빼주는 것은 중요한데 이를 확실히 하지 못해서 이런 오차가 발생했을 가능성이 크다고 생각된다. 직관 계산 시 동점성계수를 20 물로 가정을 하였고 Re을 구하여 f값과 비교해 보았는데 f의 값을 colebrook 공식으로 구했어야 했지만 이론식에 나와 있는 수두손실 식을 이용하여 구했다. 표면조도는 0.01로 가정을 하였고 무디차트에서 찾아본 결과 Re수에 따른 변화가 있었고 무디차트와 실험과정에서 오차로 인해 차이가 남을 알 수 있었다.
실험 장비가 구입한지 1년 정도 되었으므로 장비에서의 오차는 거의 없었을 것이라 판단되고 다른 오차의 원인으로는 유량을 측정하기 위해 초시계를 이용하였는데 초시계를 누르는 사람은 사람이기 때문에 정확한 측정이 어려웠다. 또한 액주계를 사용하여 측정하므로 액주계 안의 기포가 완전히 빠져 나가지 않았을 가능성이 있다. 또한 유량을 조절할 때 밸브를 적당히 돌리면서 조절 하였는데 중간유량 실험 중에 밸브를 잠시 돌렸다가 복귀시켰는데 밸브의 유격에 의해 유량이 바뀌어서 두 번째 유량 값들이 오차가 크게 나왔다. 유량을 조절 할 때도 유량 조절 밸브가 어느 정도 유량이 통과하는지 눈으로 확인할 수 없어 조절하기가 매우 까다로웠다. 수두를 읽을 때의 눈금 오차 또한 읽어들어야 할 값들이 많았기 때문에 부분적으로 오차가 발생 하였을 것이다. 게이트 밸브는 물대신 수은을 사용하였지만 이를 염두에 두지 않고 이론식에 대입하여 계산을 했기 때문에 오차가 발생했을 것이다.

키워드

유체역학,   열유체 공학실험,   관로,   유동 손실,   유동,   손실,   관로 유동 손실