[화공실험] 레이놀즈수 측정 : 레이놀즈 실험 장치 사용하여 유체의 흐름에서 유체의 흐름 상태를 가시화하여 시각적으로 층류 및 난류의 유동 상태 관찰. 수온-유량-유속 측정 흐름의 상태와 레이놀즈수 관계 비교

소개글

[화공실험] 레이놀즈수 측정 : 레이놀즈 실험 장치 사용하여 유체의 흐름에서 유체의 흐름 상태를 가시화하여 시각적으로 층류 및 난류의 유동 상태 관찰. 수온-유량-유속 측정 흐름의 상태와 레이놀즈수 관계 비교에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험방법

4. 실험결과

5. 고찰

6. 결론

7. 참고문헌

본문내용

눈에 보일만큼 확인이 잘 되었지만 유속이 빨라짐에 따라 잉크의 유선은 얇아지고 그만큼 확인하기도 어려웠다. 되도록 층류영역에서 최대한 많은 양의 잉크를 흘려줘야 난류영역까지 가서도 가시적으로 잘 확인할 수 있을 유선이 만들어진다는 것을 알았다.
또한 층류영역과 상임계 레이놀즈수 영역, 하임계 레이놀즈수 영역 과 난류영역의 구분이 지극히 주관적이어서 정확한 값을 얻는다는 것은 애초에 불가능했다. 레이놀즈수를 발견한 영국의 물리학자인 ‘Osborne Reynolds’도 실험시 상임계 레이놀즈수를 12000 ~ 14000 로 측정했었다고 한다.
실험이 끝난 뒤 조교님께서 잉크가 원액 그대로이기 때문에 점도가 상당히 큰 편인데 그것을 감안하지 않았기 때문에 결과 값이 이론값과는 상이할 것이라고 하셨다 그럼에도 불구하고 하임계 레이놀즈수 가 정확히 측정된 것은 많은 오차들이 만든 우연에 의한 결과 값이라고도 할 수 있겠다.
그 외에 다른 오차의 원인으로는 왼쪽 그림에서 보듯이 유리관에서 흘러나오는 물이 배출될 때 접합된 부분에서 계속해서 물이 새어나오고 있었기 때문에 그만큼의 유량이 적게 측정되었을 것이고 유량을 측정했던 메스실린더가 대용량 메스실린더이고 눈금이 상당히 컸기 때문에 유량을 측정할 때 부정확 할 수 있다. 실제로 계산시 유속의 영향으로 Re가 크게 변하는데 sec라는 짧은 시간동안에 유속을 측정하기 때문에 이러한 오차도 실험에 지대한 영향을 준다고 볼 수 있다.
이번 실험을 통해서 알 수 있었던 것은 물과 잉크와 실험 장치만으로 Re를 직접 눈으로 확인할 수 있다는 것이 신기하면서도 정말 유익한 실험이었고 강의를 들을 때 이해도 잘 못하고 암기했던 Re를 직접 실험을 통해서 알아보니 이해도 빠르고 개념도 잘 잡힌 것 같다. 2학년 2학기 ‘유체역학’ 강의시간에 현규교수님께서 말씀하시길 어느 한 기업의 면접에서 “레이놀즈수 가 무엇이냐?”라는 질문도 나왔을 정도로 Re는 유체역학에 있어서 기본적이면서도 중요한 개념이고 유체역학은 화학공학과에서 필수적인 학문이기에 Re에 대해 아는 것은 상당히 중요한 것 같다. 이렇게 중요한 개념을 직접 실험을 통해 알아볼 수 있는 뜻 깊은 시간이었다.
결론
이번실험을 통해서 육안으로 층류영역, 전이영역, 난류영역을 확인하였고 Re는 유속이 빠를수록 커지며 Re가 커질수록 유체의 흐름은 난류의 형태를 한다는 것을 알게 되었으며 실험 Report를 작성하며 Re < 2100 에서는 층류형태 상임계 Re는 2100, 하임계 Re는 4000, Re > 4000 일 때 난류의 형태를 띤다는 것을 알게 되었다.
참고문헌
Unit Operations of Chemical Engineering 6th Edition / Warren L.McCabe / 2001 단위조작 실험 / 진영사 / 노윤환 외 / 1999
단위조작 / 희중당 / 이화영 외 2명 / 1995
부산대학교 화학공학과 실험 2
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다음 블로그 http://blog.daum.net/cvxb8snr23/6 ‘화학공학 이산화탄소흡수’

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