화공실1 레이놀즈수 측정 결과보고서

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 실험 이론
1) 레이놀즈 수 (Re)
2) 층류(laminar flow)
3) 난류(turbulent flow)
4) 전이영역(transition region)
5) 뉴턴 유체
6) 비뉴턴 유체
7) 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 레이놀즈 수

4. 실험방법

5. 실험 결과

6. 실험 고찰

본문내용

1. 실험 제목: 레이놀즈 수 측정
2. 실험 목적:
① 층류와 난류의 현상을 관찰하고 그 본질을 이해한다.
② 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체의 레이놀즈 수(Reynolds number, Re)에 대한 개념을 이해하고, 실험으로 레이놀즈 수를 계산한다.
③ 전이영역에서 유체 흐름의 특성을 관찰하고, 임계유속에서의 레이놀즈 수를 계산한다.
3. 실험 이론:
1) 레이놀즈 수 (Re) : Osborne Reynolds는 유체의 흐름이 한 형태에서 다른 형태로 바뀌는 조건을 레이놀즈 수와 관련시켰다. 흐르는 유체의 관성력과 점성력의 비를 표시하는 무차원 수로 관내의 흐름상태에 따라 층류와 난류로 구분짓는 기준이 된다.

Re= (D(V_ρ ) ̅)/μ=(DV ̅)/ν
D: 지름, V ̅: 유체의 평균 유속, μ: 유체의 점도, ρ: 유체의 밀도, ν: 유체의 운동점도
레이놀즈 수는 위와 같이 정의되며, 이 값의 크기에 따라서 흐르는 유체를 층류, 난류, 전이영역으로 구분한다.

2) 층류(laminar flow) : 층류란 유체의 매끄러운 층들로 질서정연한 운동을 보이는 유체의 흐름을 의미한다. Re<2100일 경우를 층류라고 정의하고 난류와 비교하여 유속이 비교적 느리고 점성이 높다. 층류는 질서정연한 운동에 의해 교차흐름 또는 에디가 발생하지 않는다.

3) 난류(turbulent flow) : 난류란 유체 입자가 불규칙한 운동을 보이는 유체의 흐름을 뜻하며 Re>4000일 경우를 난류라 정의하고 층류에 비해 유속이 빠르고 비교적 점성이 낮다. 불규칙한 운동에 의해 교차흐름이나 에디가 발생한다.
4) 전이영역(transition region) : 레이놀즈 수의 값과 유체의 흐름 상태를 파악하여 층류와 난류의 구분과 전이되는 과정을 알 수 있는데, 층류와 난류 사이를 교대하며 변하는 유동이 나타나는 것을 전이영역이라고 하며 이는 2100<Re<4000에 해당된다.

참고자료

· Warren L. McCabe Julian C.Smith Peter Harriott, Unit operations of chemical engineering, McGrawHill(2005), P.53-54 (Reynolds 수)
· Warren L. McCabe Julian C.Smith Peter Harriott, Unit operations of chemical engineering, McGrawHill(2005), P.46 (층류)
· Warren L. McCabe Julian C.Smith Peter Harriott, Unit operations of chemical engineering, McGrawHill(2005), P.53 (층류와 난류, 난류)
· Cengel&Cimbala, Fluid Mechanics Fundamentals and Applications, McGrawHill Education 3rd edtion(2014), 343-345p)
· https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_number ‘Reynolds number’ 05.28
· https://en.wikipedia.org/wiki/Non-Newtonian_fluid ‘newtonian fluid’ 05.28
· Warren L. McCabe Julian C.Smith Peter Harriott, Unit operations of chemical engineering, McGrawHill(2005), P.47-48 (전단응력, 뉴튼유체, 비뉴튼유체)
· Warren L. McCabe Julian C.Smith Peter Harriott, Unit operations of chemical engineering, McGrawHill(2005), P.54 (비뉴튼 유체의 Reynolds 수)