유체역학실험 - 각종 배관내의 관로손실 측정
유체역학실험 - 각종 배관내의 관로손실 측정
1. 실험제목 : 각종 배관내의 관로손실 측정
2. 실험목적:벤튜리 및 오리피스, 각종 배관내의 유속변화에 따른 압력차와 압력손실을 측정함으로 써, 이와 관련된 Reynolds 수, 마찰계수, 압력손실을 계산하고, 비압축성 유체의 흐름 에 대한 조작방법 및 특성을 이해하고 이론식과 비교 검토한다.
3. 실험이론 :
◉ 마찰이 있는 Bernoulli 식
마찰이 있으면 기계적 에너지가 손실된다. 그 이유는 마찰 흐름에서는 유선에서 다음 양이 일정하지 않고 흐름 방향에 따라 감소하기 때문이다.
따라서 에너지 보존의 원리에 따르면, 기계적 에너지 손실에 대응하는 열이 발생한다. 흐르는 유체에서 기계적 에너지가 열로 변환되는 현상을 유체 마찰이라 정의할 수 있다. 비압축성 유체에서는 일반적인 Bernoulli 식의 우변에 마찰에 관한 항을 첨가하여 Bernoulli 식을 수정한다. 운동에서지 보정인자 역시 도입하면 다음과 같은 식이 된다.
를 비롯한 이 식의 모든 항은 차원이 에너지/질량이다. 는 지점 a와 b 사이에서 유체 단위 질량에서 발생하는 전체 마찰(기계적 에너지가 열로 변환된 양)을 나타내는 것이다.
◉ 벤튜리 미터
벤츄리 미터는 짧은 원뿔형 도입부, 목, 긴 원뿔형 배출부로 되어 있다. 도입부 상단과 목의 압력텝을 마노미터 또는 차압 전달기에 연결한다.
상류 원뿔에서는 유속이 증가하면서 압력이 감소하는데, 이 압력 강하를 유량 측정에 이용한다. 배출 원뿔에서는 유속이 감소하면서 원래의 압력이 거의 회복된다, 배출부는 각도를 5°~15° 정도로 적게 하여, 경계층 분리를 막고 마찰을 줄인다. 수축 단면에서는 경계층이 분리되지 않으므로 하류 원뿔에 비해 상류 원뿔은 아주 짧아도 된다. 일반적으로 상류 원뿔에서 손실되는 압력은 90%가 회복된다.
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2. 실험목적:벤튜리 및 오리피스, 각종 배관내의 유속변화에 따른 압력차와 압력손실을 측정함으로 써, 이와 관련된 Reynolds 수, 마찰계수, 압력손실을 계산하고, 비압축성 유체의 흐름 에 대한 조작방법 및 특성을 이해하고 이론식과 비교 검토한다.
3. 실험이론 :
◉ 마찰이 있는 Bernoulli 식
마찰이 있으면 기계적 에너지가 손실된다. 그 이유는 마찰 흐름에서는 유선에서 다음 양이 일정하지 않고 흐름 방향에 따라 감소하기 때문이다.
따라서 에너지 보존의 원리에 따르면, 기계적 에너지 손실에 대응하는 열이 발생한다. 흐르는 유체에서 기계적 에너지가 열로 변환되는 현상을 유체 마찰이라 정의할 수 있다. 비압축성 유체에서는 일반적인 Bernoulli 식의 우변에 마찰에 관한 항을 첨가하여 Bernoulli 식을 수정한다. 운동에서지 보정인자 역시 도입하면 다음과 같은 식이 된다.
를 비롯한 이 식의 모든 항은 차원이 에너지/질량이다. 는 지점 a와 b 사이에서 유체 단위 질량에서 발생하는 전체 마찰(기계적 에너지가 열로 변환된 양)을 나타내는 것이다.
◉ 벤튜리 미터
벤츄리 미터는 짧은 원뿔형 도입부, 목, 긴 원뿔형 배출부로 되어 있다. 도입부 상단과 목의 압력텝을 마노미터 또는 차압 전달기에 연결한다.
상류 원뿔에서는 유속이 증가하면서 압력이 감소하는데, 이 압력 강하를 유량 측정에 이용한다. 배출 원뿔에서는 유속이 감소하면서 원래의 압력이 거의 회복된다, 배출부는 각도를 5°~15° 정도로 적게 하여, 경계층 분리를 막고 마찰을 줄인다. 수축 단면에서는 경계층이 분리되지 않으므로 하류 원뿔에 비해 상류 원뿔은 아주 짧아도 된다. 일반적으로 상류 원뿔에서 손실되는 압력은 90%가 회복된다.
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