마찰계수측정실험

목차

1. 실험 목적
2. 관련 이론
3. 실험 도구
4. 실험 과정
5. 고찰

본문내용

1. 실험 목적
유량에 따라 변화하는 각각의 유속과 차압을 측정하여 구해지는 레이놀즈 수를 통해 원형관의 마찰계수를 측정한다.

2. 관련 이론
유체의 특성 값인 유체 밀도 (ρ), 점성계수 (μ), 특성길이 (l), 속도 (v)로 표현된 무차원 계수이다. 이 무차원 계수는 유체의 층류와 난류운동을 구별하는 기준으로 사용될 수 있다. 유체 요소에 작용하는 점성력에 대한 관성력의 비를 나타내는 척도이다.
레이놀즈 수가 매우 작다면 점성력이 관성력에 비해 훨씬 중요하며 지배적인 유체운동이라고 할 수 있으며 반대로 레이놀즈 수가 매우 크다면 관성력이 점성력에 비해 훨씬 중요하고 지배적인 유체운동이라 할 수 있다.

< 중 략 >

3. 실험 도구
-차압계
두 지점의 압력 차를 측정해주는 장치이다. 이번 실험에서는 1m의 테스트 관의 양 끝 지점을 기준으로 하였다.
-유량계
면적식 유량계의 한 종류이며, 테이퍼 모양의 관을 수직으로 설치하며, 관 안에 일정 모양의 부력과 관성에 의해 떠오르는, 부자를 갖춘 구조로 되어 있다. 관내 유체의 흐름에 의하여 부자 앞뒤에 압력차가 생기고 이에 의한 항력과 부력에 의해서 부자의 무게와 균형을 이루는 위치에서 부자가 정지하는데, 테이퍼 관에는 눈금이 새겨져 있어 부자의 위치에 해당하는 눈금을 읽음으로써 유량을 구할 수 있다.

4. 실험 과정
1) 실험이 진행됨에 따라 증가하는 물탱크 내 온도를 측정한다.
2) 차압계가 장착된 테스트관의 압력 탭을 연결한다. 두 측정지점의 압력이 같도록 두 밸브를 연다. 이후 차압계의 결과를 확인한다.
3) 유량계를 닫은 상태에서 BY PASS 밸브를 완전히 연다. 그리고 탱크에서 BY PASS 서킷을 순환하도록 펌프를 작동시킨다.
4) 유량 조절 밸브로 원하는 유량을 조절한다. 유량 조절 밸브가 완전히 열리지 않도록 유의 해야 하며 그럼에도 원하는 유량에 도달하지 않을 시 BY PASS 밸브를 점차 잠그면서 유량을 조절한다.

참고 자료

-본 강의 강의록 (Measurement of Friction Coefficient)
-Bruce R. Munson 외 3인, FLUID MECHANICS 제7판 (WILEY, 2014)