부경대학교 화학공학과 화학공학실험/A+/유체마찰손실 결과보고서

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 실험 고찰
7. 사용 기호
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목 : 유체 마찰 손실 실험

2. 실험 목적
유량 측정 장치, 배관의 급 확대 및 급 축소, 관 이음쇠 및 여러가지 직경의 배관에서의 마찰손실을 측정하고 이론적 수치와 비교한다.

3. 실험 이론
1) 레이놀즈 수
유체 흐름의 관성력과 점성력의 크기 비를 알아보는데 지표가 되는 무차원 수이다. 파이프에서 층류와 난류 영역 사이의 천이를 연구한 영국의 공학자 Reynolds에 의하여 1880년대에 탐구되었던 수이다. 레이놀즈 수는 유동 영역을 결정하는 판정 기준이 될 수 있으며 일반적으로 레이놀즈 수가 큰 유동을 난류, 작은 유동을 층류라고 부른다. 위 식을 아래와 같이 정리하면 레이놀즈 수가 관성력의 점성력에 대한 비를 나타내는 무차원수라는 사실을 확인할 수 있다.

2) 직관에서의 유체 마찰 손실
유체가 관 내를 흐를 때 발생하는 마찰에는 표면마찰(Skin friction)과 형태마찰(Form friction)이 있다. 표면마찰(Skin friction)은 관 벽의 경계층에서 발생되는 마찰이다. 표면마찰(Skin friction)은 경계층이 분리되어 후류(Wake)가 형성되어 일어나는 마찰이다. 유체가 직관 내를 흐를 때는 표면마찰 때문에 압력 손실이 발생한다.

3) 급 확대, 급 축소에서 유체 마찰 손실
① 급 확대
유로의 단면이 갑자기 확대되면 흐름이 관 벽에서 분리되어 제트류처럼 확대 단면 속으로 분출된다. 이 제트는 팽창하여 큰 유로 단면 전체로 퍼진다. 팽창제트와 유료 벽 사이의 공간에는 경계층 분리의 특성인 와류 운동 유체가 차서 이 공간에 상당한 마찰이 발생된다. 단면의 급격한 확대로 인한 마찰 손실은 작은 유료에서의 속도에 비례한다.

② 급 축소
굵은 관으로부터 가는 관으로 흐를 때에 일어나는 손실이다. 유로의 단면이 갑자기 축소되면 흐름은 예리한 모서리를 따라 흐를 수 없으므로 유선은 관 벽에서 이탈되며 관 벽과 유선사이에서 와류가 형성된다.

참고 자료

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