[기계공학] 관로마찰實驗(실험) report입니다.
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작성일 23-02-04 16:09
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[참고자료] 유체역학
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[기계공학] 관로마찰實驗(실험) report입니다. 그림 2-1은 관내를 흐르는 유동의 대표적인 한 예를 모사한 것이다.
1. 관내 유동에 대한 theory(이론)적 고찰
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입구에서부터 완전히 발달된 유동이 발생하는 위치까지의 거리를 관 입구 길이(entry lingth)라고 한다. 또한 배관시스템 에는 유량 측정(measurement)장치가 설치도기도 한다. 따라서, 유체를 이송하기 위해 설치된 배관 시스템은 이러한 손실을 보상해 줄 수 있는 만큼의 에너지를 공급하는 동력원이 필요하게 된다. 이는 에너지 손실의 주原因이 마찰에 기인하는 주손실(major loss)과 형상에 의한 압력손실이 주原因이 되는 부손실(minor loss)이다. 대표적인 동력원은 펌프나 압축기와 같은 장치를 들 수 있따
유체가 파이프를 흐르면서 마찰에 의해 유량이 줄어드는 것을 觀察하는 實驗(실험)입니다.
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관로마찰 유체역학
다. 관내를 흐르는 유동은 마찰(유체 점성에 의해 발생되어 influence이 관내부로 확산)로 인하여 모멘텀을 잃게 되며 결과적으로 압력 손실이 발생한다. 압력차를 이용한 차압 유량계에는 오리피스, 노즐, 벤츄리 유량계가 있따 이 유량계들은 유동의 상류와 최소면적 위치(throat)에서의 압력차를 측정(measurement)하여 theory(이론)적인 비압축성, 정상 베르누이 방정식을 이용하여 theory(이론)적 유량을 계산한다. 관의 직경이 d 인 경우, 층류 유동인 경우, 층류 유동인 경우에서 입구길이는 약 60d 근처이고 난류에서는 대략 10d 와 40d 사이 정도로 입구에서의 유동 조건에 따라 차이가 있따 이러한 경계층의 성장의 벽 근처에서의 속도를 감소시키게 되고 연속 방정식(질량 보존의 법칙)을 만족시키기 위해 관 중심에서의 유동 속도는 증가하게 된다. 유량계 제조사는 표준유량을 사용하여 제작/ 생산한 차압 유량계의 토출 계수에 대한 성적표를 제시해야 한다.유체가 파이프를 흐르면서 마찰에 의해 유량이 줄어드는 것을 관찰하는 실험입니다. [참고 ] 유체역학
관에서 일어나는 손실을 일반적으로 크게 두 가지로 분류한다. 이는 입구의 난류 강도, 조도 등에 따라 변화한다. 실제 유량은 마찰 등으로 인하여 theory(이론) 유량과 차이가 발생되는데 이러한 theory(이론) 유량에 대한 실제 유량의 비를 토출계수(discharge coefficient) 라고 정의(定義)한다. 이러한 경계층이 관의 중심까지 성장하게 되면 이 후에는 관내의 유동의 속도 분포가 더 이상 변화하지 않는다고 가정하게 되는데 이를 “완전히 발달된 유동(fully developed flow)` 이라고 부른다. 일반적으로 관내의 유동에서 층류에서 난류로 천이가 발생되는 레이놀즈수는 관 직경을 property(특성) 길이로 선택하면 약 2300 정도이다.
설명
관내의 유동을 비압축성, 정상 유동으로 가정하고, 관내의 중심에 위치를 유선에 베르누이 방정식을 적용하면 후류로 가면서 속도 분포의 형태가 포물선형 또는 로그함수 형이 된다. 그러므로, 주손실은 길이가 긴 직관에서 주로 발생하고 부손실은 배관의 이음들(fittings)과 밸브 등에서 발생이 되는 손실이다.
관내의 유동은 벽에서 점성에 의해 경계층이 발달되어 관의 중심으로 성장하게 된다. 레이놀즈수가 증가하면 유동이 불안정해지면서 작은 교란이 생기면 쉽게 난류로 발전하게 된다.
