화학공학과 학부 실험 유체유동 예비보고서

소개

화학공학과 학부 실험 유체유동 예비보고서

목차

■ 실험제목
■ 실험목적
■ 실험원리
1. 유체 흐름(층류, 난류, 전이영역)
2. Reynolds Number,
3. 베르누이 방정식
4. 벤츄리미터
5. 오리피스
6. 플랜지
7. 마노미터
8. 손실두
■ 참 고 문 헌

본문내용

■ 실험제목 : 유체유동 실험(Reynolds number, 손실두 측정)

■ 실험목적
유체흐름을 통하여 Reynolds 수의 개념을 이해하고, 층류와 난류, 그리고 전이영역에 대한 유체흐름의 특성을 관찰한다.
관 내의 오리피스, 벤츄리, 플랜지, 마노미터 등 관 부속품 근처에서의 유속변화에 따른 압력손실두를 계산하고, 비압축성 유체의 흐름에 대한 특성을 이해하고자 한다.

■ 실험원리
1. 유체 흐름(층류, 난류, 전이영역)
1) 층류 : 유속이 느리면 측방향 혼합(lateral mixing)이 없으며, 마치 카드처럼, 인접한 유체층이 서로 미끄러지듯 지나가며, 교차흐름(cross-current)이나 에디가 생기지 않는다. 이러한 흐름을 층류(laminar flow)라 한다. 유속이 커지면 난류와 에디가 형성되어 측방향 혼합이 일어난다. 원관에서는 Reynolds수가 2,100보다 작으면 언제나 층류이지만, 입구에서의 교란을 완전히 제거하면 2,100이상에서도 층류가 유지되도록 할 수 있다.
2) 난류 : 유리 벽으로 된 탱크 안에 물을 채우고 유리관을 수평으로 설치한 다음, 밸브로 유량을 조절했다. 관 입구는 나팔꽃처럼 벌리고, 물감이 든 플라스크를 상부에 설치한 다음, 물감을 관 입구에 주입하여 실처럼 흐르도록 했다. 휴량이 작을 때는 물감이 흩어지지 않고 곧은 실 모양을 그대로 유지하면서 흐른다는 것을 알아내었다. 결국 물이 평행한 직선상으로 흐른다는 것이므로, 이러한 양상의 흐름을 층류라 했다. 유량이 증가하여 임계유속(critical velocity)에 도달하면, 물감이 더 이상 실처럼 흐르지 못하고 점점 흩어지기 시작하여, 마침내 관의 단면 전체에 퍼졌다. 물은 더 이상 층류로 흐르지 못하고, 교차흐름과 에디를 형성하면서 멋대로 흐르는데, 이러한 흐름 양상을 난류(turbulent flow)라 한다. 일반 조건에서 원관 속에 유체가 흐를 때는, Reynolds수가 4,000 이상이면 난류가 된다.

참고자료

· - 단위조작 7판, Warren L. McCabe 외2명, McGraw-Hill, 2005, pp 39~111.
· - Transport Processes & Unit Operation, 서명교, 송주영, 최용희 역, 도서출판 대웅, 1997
· - 화학공학 대사전, 김규진, 집문사, 1995