Reynolds Number 예비레포트

목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
(1) 유체 (Fluid)
(2) 유체에 작용하는 힘
(3) 레이놀즈 수 (Reynolds Number)
(4) 레이놀즈 수 도출
(5) 유체의 흐름
(6) 유체 흐름 내 압력 강하
(7) 정상 상태 (Steady state)

3. 기구 및 시약
(1) 실험 기구
(2) 실험 시약

4. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적

- 관을 통해 흐르는 유체의 모양을 관찰하여 그 흐름이 층류, 난류, 전이영역 가운데 어느 것인지 판별해본다.
- 흐름에 대한 유체역학적 근사성을 이해하고 Reynolds Number를 결정한다.

2. 바탕 이론

(1) 유체 (Fluid)

유체란 전단의 존재 하에서 연속적으로 변형될 수 있으며 유동성이 있고 형상이 정해져 있지 않은 물질이다. 흔히 액체와 기체를 통틀어 유체라고 칭한다. 유체는 크게 점성과 압축성이라는 2가지의 기준을 가지고 분류할 수 있다.

ⅰ) 점성

① 뉴턴성 유체 (Newtonian fluid)

뉴턴성 유체란 전단 응력과 전단 변형률 사이의 관계가 선형적이며 그 관계의 곡선이 원점을 지나는 유체를 말한다. 전단 변형률이란 전단력에 수직인 방향으로의 속도 기울기이며, 이 선형적 관계에서 비례 상수로 사용되는 것이 점성 계수이다. 따라서 뉴턴성 유체의 점도는 외력이 가해지는 정도와 관계없이 변하지 않고 일정한 값을 갖는다. 일상 생활 속 가장 많이 사용되는 뉴턴성 유체로 물이 있다. 뉴턴성 유체는 점도와 관계가 있어 점성 유체라고도 한다.

② 비뉴턴성 유체 (Non-Newtonian fluid)

비뉴턴성 유체는 뉴턴성 유체와는 다르게 뉴턴의 점성 법칙을 따르지 않는 유체로, 외력의 크기에 따른 일정한 점도를 갖지 않는 유체이다. 따라서 비뉴턴성 유체는 외력이 가해지는 정도에 따라 더 액체상으로 변하거나 고체상으로 변할 수 있다. 이는 곧 전단응력이 전단변형률에 직접적으로 비례하지 않음을 의미한다. 생활 속에서 사용되는 샴푸, 치약, 케첩과 같은 유체가 여기에 해당한다.

ⅱ) 압축성

① 압축성 유체 (Compressible fluid)

압축성 유체란 유체에 압력을 가하거나 유체가 초음속이 될 때 체적이 감소하거나 밀도가 변하는 유체를 말하며, 일반적으로 기체가 압축성 유체에 해당된다.

참고 자료

2020 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
James O. Wilkes, “Fluid Mechanics for Chemical Engineers”, 한산, 128-134, 510-512p (2008)
Yunus A. cengel, “Fluid Mechanics”, McgrawHill Korea, 143-149, 260-261p (2005)
허원회·김선일, “알기 쉬운 유체역학”, 성안당, 189-191p (2008)