레이놀즈 수 (Reynolds Number) 결과레포트

소개

레이놀즈 수 (Reynolds Number) 결과레포트입니다.
원형관에 물이 정상상태로 흐르도록 유량을 조절하고 tracer를 흘려 보내어 흐름의 모양을 관찰하였습니다.
이론적으로 층류, 전이영역, 난류에 해당하는 유량으로 실험하고 실제로 관측되는 흐름과 비교하였습니다. 그리고 임계 레이놀즈수를 구하기 위해 전이영역에서 층류의 넘어가는 순간에 유량과 레이놀즈 수를 구해보았습니다. 유로가 원형이 아닐 경우, 유로가 매끈하지 않을 경우 레이놀즈 수에 어떠한 영향을 미칠지 고찰하였습니다. 유체역학에서 많이 취급되는 무차원군에 대해 조사하였습니다.

목차

1. 실험 결과
1) 유체의 물성, 관의 내경
2) 측정된 부피와 시간에 따른 결과값
3) 레이놀즈수에 따른 흐름의 형태

2. 결과값의 고찰
1) 층류에서 난류로 변화하는 임계 레이놀즈수를 구하고 문헌과 비교하여 보라.
2) 유속의 변화에 대한 레이놀즈수의 관계를 그래프에 도시하라.
3) 실험치와 이론치가 부합되지 않는 경우, 그 이유는 무엇인가?
4) 유로가 원관이 아닐 경우 레이놀즈수는 어떻게 변할지 검토하여 보라.
5) 유로가 매끈하지 않을 경우 레이놀즈수에 미치는 영향은 무엇인지 생각하여 보아라.
6) 유체역학에서 많이 취급되는 무차원군에는 어떤 것들이 있으며, 그것이 무엇을 의미하는지를 조사하라.
7) 레이놀즈수의 물리적인 의미에 대해 조사하여라.

본문내용

결과값의 고찰
(1) 층류에서 난류로 변화하는 임계 레이놀즈수를 구하고 문헌과 비교하여 보라.
-임계 레이놀즈수란 유체의 흐름이 층류에서 난류로 바뀔 때의 레이놀즈수이다. 이동현상실험 교재에서 임계 속도를 레이놀즈수가 2100일 때의 속도로 정의하므로 이것을 임계 레이놀즈수의 문헌값으로 볼 수 있을 것이다. 실험에서는 유입속도와 유출속도를 조절하여 층류와 난류의 형태를 번갈아 보이는 전이영역에서 일정한 형태의 층류로 넘어가는 순간을 찾아보았고 그때의 유출량이 49.64cm3/s로 측정되었다. 이때의 레이놀즈수를 계산하면 다음과 같다.

임계 레이놀즈수의 실험값은 2758.09로 문헌값보다 크게 나타났다. 전이영역의 흐름이 층류에 가까울수록 난류와 같이 퍼지는 형태의 흐름이 잘 나타나지 않게 되는데 육안으로 보기에 일정해졌다고 판단한 순간의 유량을 측정한 것이기 때문에 실제로 임계레이놀즈수에 도달하지 않아서 오차가 발생한 것으로 생각한다.

참고자료

· 화공 현상 실험 준비실, 『화공현상실험』, 단국대학교 공과대학 화학공학과, 1997