와류 결과보고서

목차

1. 실험목적
2. 결과 및 분석
3. 토의
4. 결론
5. 참고 문헌
6. 실험 Data 처리

본문내용

1. 실험목적
(1) 와류의 개념 이해, 자유 와류와 강제 와류의 특성 및 차이 이해.
(2) 베르누이 방정식을 이용해 와류현상에서 축에서부터의 거리(r)에 따른 높이(h)와 압력(P)의 변화 관찰, 비교
(3) 유체의 상승 체적 계산, 중심으로부터의 거리와 각속도에 따른 상승체적의 변화 관찰.

<중 략>

3. 토의
이번 실험은 유체에 외력을 작용하여 강제 와류를 형성한 후, 각속도의 변화에 따라 중심으로부터 일정 간격으로 수두차, 압력차, 상승체적을 측정해 보는 실험이였다. 회전의 중심체로부터 거리가 멀수록 수면의 상승 높이차가 커진다는 것과 각속도가 커짐에 따라 수면의 상승 높이가 커진다는 것을 확인해 볼 수 있었음. 상승 체적에 대해서도 계산해 봤는데 평균적으로 약 50%의 상대오차를 보이긴 했으니 그 경향성을 확인 해 볼 수 있었음. 상대오차가 발생한 이유에 대해서는 다음과 같은 이유를 생각해 보았음.
1. 벽면 마찰 -> 수조의 벽면의 마찰로 RPM 일정하게 유지하지 못하게 됨. 이론값과 실험값의 차이에 영향을 줌.
2. 사람이 측정하는 부분에 있어 발생할 수 있는 오차 -> 측정을 하기 전에 거리나 높이 조절시 사람의 눈으로 하다 보니 정확하게 측정하기 어려움. 사용한 식은 정상상태의 이상적인 유체에서 성립되는 베르누이 방정식을 이용했는데 이에 대해서도 만족하기 힘든 조건에서 실험을 진행한 부분이 오차를 만들 가능성 존재.
3. 테이블의 수평 여부 -> 테이블이 완벽한 수평이 아닐 수도 있는데 그런 상황이 발생했더라면 원통을 중심을 기준으로 반지름이 같을 때 수면의 높이 차이가 생겨 오차 발생.
4. 유체에 의한 오차 -> 증류수가 아닌 수돗물을 이용하여 실험을 진행한 것과 실험을 진행하면서 원통 내부에 이물질들이 들어가게 되어 물의 운동에 영향을 조금 주었을 것이라고 예상.
이러한 부분들에서 좀 더 설계한 이론에 조건을 만족시키는 실험기구를 설계한다면 좀 더 오차가 적은 결과 데이터를 얻을 수 있을 것이라고 생각.

참고 자료

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=348322&cid=44616&categoryId=44616 와류
Warren L.McCabe 외, 『Unit operations of chemical engineering seven edition』, McGraw-Hill(2005), p39-41
MECHOLIC, “Free and forced vortex flow”, https://www.mecholic.com/2015/10/free-and-forced-vortex-flow- comparison.html
Warren L. McCabe 외 2명, 『Unit Operation of Chemical Engineering 7thedition』, McGraw-Hill(2005), 87, 90쪽