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표면장력 실험 결과보고서

1. 실험목적물의 온도에 따라 달라지는 표면장력을 표면장력 실험기기를 이용해 측정해서 이론값과 비교하고 물의 표면장력과 온도에 따른 변화를 이해한다. 또한 표면장력 실험기기의 이용법도 숙달한다.2.관련 이론액체의 표면이 스스로 수축하게 되도록 작은 면적을 취하려는 힘의 성질이고 계면장력의 일종이다.액체분자들 사이에 작용하는 응집력이 액체분자와 기체분자 사이에 작용하는 부착력보다 크기 때문에 표면에 위치한 액체 분자들이 액체방울 내부로 향하는 힘을 받게 되어서 액체방울은 구형을 이룬다. 따라서 액체표면의 분자는 접선방향으로 끌어당기는 힘을 받는데, 이 힘을 표면장력이라고 한다. 표면장력은 불순물에 의해 영향을 받는다. 또한 온도에 대해 영향을 받는데 온도가 오르면 분자들간의 응집력이 감소하고 분자운동이 활발해져 표면장력은 감소하게 된다.액체 내부에 있는분자들은 서로 평형을 이루고 있으나 자유 표면상에 있는 액체 분자들은 한쪽에서만 분자 인력을 받으므로 힘의 불평형이 생기는데 이러한 불평형력을 이겨서 액체 분자들을 자유표면까지 가져오는 데 필요한 일을 자유 표면 에너지라고 한다. 표면장력은 이 자유 표면 에너지를 단위 면적으로 나눈 값이다.표면장력:sigma액체의 반경:R압력차: TRIANGLEP 라고 하면 표면장력은 다음과 같은 식으로 유도할 수 있다.triangleP= { 2sigma} over {R } ,sigma= { trianglePR} over {2 }표면장력 = T, 물방울 내부와 외부의 압력차= p, 물방울 직경=d표면 장력에 의해 물방울의 잘라진 면의 원주에 작용하는 합력과 압력차에 의해 발생하는 힘은 평형을 이루기에 구형방울의 표면장력은 이처럼 나타낼 수 있다.-응집력응집력은 작용이고 상호간에 인력이 있게 되어서 분자가 서로 붙는것과 같은 특성이다.온도변화에 따른 표면장력을 구하는 식 :sigma =75.69-0.1413t-0.0002985t ^{2} (t=섭씨온도)3.실험방법1) 표면장력 실험기기의 수평을 맞추고 원형 링을 실험기에 설치한다.(사진1. 실험기기의 수평 / 사진2. 실험기기에 원형링을 설치한 사진)2) 뷰렛에 물을 적정량 채우고 실험기에 올려놓는다.3) 상하조절나사를 이용해 원형 링이 뷰렛에 담긴 물에 닿도록 조절한다.(실험과정 2,3번을 시행한 후 사진)4) 실험기기의 ZERO 버튼을 눌러 0으로 세팅한다.(실험과정 4번을 시행한후 사진)5) 철사가 물과 떨어진 이후 maxhold 버튼을 눌러 최대값을 기록한다.(원형 링이 물과 떨어진 직후 maxhold 버튼을 눌러서 값을 추출했다. 이후 4번 더 측정했지만 사진의 값과 크게 차이가나서 한번 더 측정후 사진의 값은 제외했다.)6) 물의 온도를 변화시키면서 반복한다.4. 실험결과온도(℃)1차 측정2차 측정3차 측정4차 측정5차 측정평균값(mN/m)23℃72.877.076.376.576.875.8832℃74.674.775.374.574.474.7050℃72.072.972.672.272.972.5270℃68.468.768.869.768.968.9088℃66.865.766.567.467.866.84물의 온도에 따른 이론 값:sigma =75.69-0.1413t-0.0002985t ^{2} (t=섭씨온도)1)t=23 CENTIGRADE 일때:75.69-0.1413 TIMES 23-0.0002985 TIMES 23 ^{2`} =72.28mN/m2)t=32 CENTIGRADE 일`때`:`75.69-0.1413 TIMES 32-0.0002985 TIMES 32 ^{2} =`70.86mN/m3)t=50 CENTIGRADE 일`때`:`75.69-0.1413 TIMES 50-0.0002985 TIMES 50 ^{2} =67.88mN/m4)t=70℃일`때`:`75.69-0.1413 TIMES 70-0.0002985 TIMES 70 ^{2} =`64.34mN/m5)t=88℃일`때`:`75.69`-`0.1413 TIMES 88-0.0002985 TIMES 88 ^{2} =`60.94mN/m실험의 평균값과 이론값의 오차율23℃일 때 오차율 4.98%32℃일 때 오차율 5.42%50℃일 때 오차율 6.84%70℃일 때 오차율 7.09%88℃일 때 오차율 9.68%5. 결론 및 고찰먼저 위의 온도와 표면장력의 관계에 관한 그래프를 보면 온도가 증가 할수록 표면장력의 크기가 우하향하는 모습을 볼 수 있다. 즉 온도가 높아질수록, 표면장력의 크기는 감소한다. 그래프뿐만 아니라 우리는 이론을 좀만 더 생각해보아도 유추해낼 수 있다. 표면장력의 원리는 분자끼리의 응집력이 외부의 분자와 내부의 분자간의 부착력보다 (응집력>부착력) 크기 때문에 발생을 한다. 우리가 모두 알고 있듯이 온도가 올라가면 분자가 더욱 활발하게 움직인다. 즉, 물의 온도가 올라가면 분자간의 인력이 약해진다는 것을 의미한다. 그렇다면 응집력이 약해지고, 표면장력은 작아질 것 이라고 유추해 낼 수 있다. 사실 물의 온도에 따른 표면장력 식만 봐도 알 수 있다.sigma =75.69-0.1413t-0.0002985t ^{2} (t=섭씨온도) 식을 보면 온도가 올라갈수록 75.69에서 빼주는 값이 커지기 때문이다. 온도가 올라감에 표면장력이 약해지는 것은 확인이되었다.sigma =75.69-0.1413t-0.0002985t ^{2} ```(t`:`온도)식을 통해 구해낸 표면장력의 이론값과 실제값의 오차를 비교하였다. 이론값과 실제값의 오차를LEFT | {이론값-실제값} over {이론값} RIGHT | TIMES 100으로 계산해보면 온도가 23CENTIGRADE , 32CENTIGRADE , 50CENTIGRADE , 70CENTIGRADE , 88CENTIGRADE 일 때, 오차율이 각각, 4.98%, 5.42%, 6.84%, 7.09%, 9.68% 이다. 대체적으로 오차가 5% 이상이 나며, 큰 편으로 측정이 되었다.최대한 정밀한 결과값을 위하여, 5차 측정이 끝났을 때, 이론값과 큰 차이를 보여, 다시 실험을 진행 하였다. 또한 실험을 진행 할 때, 실험기기는 물론이고, 실험기기가 놓여있는 책상을 손대지 않았고, 따뜻한 물의 온도가 3차 이상의 실험을 진행 할 때 물의 온도가 식어가며 결과값이 이상해짐을 느끼고, 조금씩 물을 채워주며 온도를 유지하도록 하였다. 그 외에도, 실험기기의 수평 맞추기, 상하조절 나사를 이용할 때 천천히 돌려주었다. 하지만 오차가 크게 나왔다. 아마도 가장 큰 원인으로는 우리가 실험에서 사용한 액체는 수돗물이기 때문이다. 순수한 물이 아닌 불순물이 포함된 물이었기 때문에, 이론값과 많이 틀어진 것이다. 그 외에도, 사람이 직접 측정을 한 것이기 때문에, 실험 중간에 물의 온도가 변화하거나, 수평을 정확히 못맞추기 때문에 이러한 오차가 발생한 것 같다. 그 외에도 또한 이론값을 구할 때 사용하는 식 조차도 정확한 표면장력의 값이 아니기 때문에, 오차는 불가피하다.

공학/기술| 2023.03.31| 5페이지| 1,000원| 조회(287)

표면장력, 결과보고서, 물의 온도, 표면장력 실험, 학점 4.5 전성기 A+ 보..

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위어 실험 결과보고서

1.실험 목적개수로의 유량을 측정하는 방법의 하나로, 위어의 노치를 월류하는 월류수심에 따른 유량을 계산으로 구해보고 계측기에 의한 유량과 비교한다. 또한, 측정유량과 이론유량의 비를 계산하여 유량계수를 산정한다.2. 관련 이론1) 위어 (Weir)위어(weir)는 하천 바닥에 장애물을 설치하여 그 위로 물이 흐를 수 있도록 한 구조물이다. 이에 위어에서 수심을 측정하고, 더 쉽게 유량을 측정 할 수 있다. 위어는 크게, 광정 위어(Broad crested weir)와 예언 위어(Sharp crested weir)로 나눌 수 있다. 광정 위어는 개수로 상에 수평 정점부를 가졌다. 예언위어는 상류부 쪽이 예각으로 되어 있어 상단부 위에서 하단부 쪽으로 물이 흐르게 한다. 또한 물이 월류하는 형태에 따라 사각 위어, 삼각 위어, 사다리꼴 위어로 구분이 가능하다.사각 위어 삼각 위어 사다리꼴 위어위어를 통해 흐르는 유량에 대한 공식은 각 형태에 따라 흐름 또한 다르기 때문에, 공식을 하나로 정의 할 수 없다. 각 형태에 따라 다른 유량 계산 공식을 사용한다. 위어를 설계 할 때, 점성, 표면장력, 접근 수로의 크기 등은 고려하지 않고, 중력을 고려할 뿐이다.2) 사각 위어의 유량 계산먼저, 예언 위어의 흐름을 계산 분석하기 위하여 몇 가지 가정을 정한다.1) 상류부의 유속 분포가 동일하다.2) 위어 판 위에서는 물이 수평으로 흐르고, 유속 분포는 균일하지 않다. 3) 월류 수맥 내의 압력은 대기압과 동일하다.이렇게 가정을 한 후에, 사각 위어를 지나는 유동을 시각적으로 보면사각 위어를 지나는 유동이와 같은 위어에서 베르누이 방정식을 적용시키면,{P _{A}} over {gamma } + {V _{1} ^{2}} over {2g} +z _{A} = {u _{2} ^{2}} over {2g} +(H+P _{w} -h)이다. 이를 정리하면{P _{A}} over {gamma } +z _{A} =H+P이며 이를 위어 상의 유속 u2에 관해 풀어내면u _{2} = sqrt WB}} +0.034 TIMES sqrt {{B} over {W}}사각 위어는 유량이 작을 경우, 수두 H가 매우 작아 유량을 정확하게 산정하기 어렵다는 단점이 있다.3) 삼각 위어의 유량 계산삼각 위어는 사각 위어와 달리,수두가 감소함에 단면적도 따라 감소 하기 때문에, 정확한 유량을 측정할 수 있다. 이러한 특징을 이용하여 삼각 위어는 다양한 범위의 유량을 측정 할 때 주로 사용이 된다.앞에서 사각형 위어를 유도했던 것처럼,Q= int _{} ^{} {u _{2} dA} =` int _{h=0} ^{h=H} {u _{2} ldh}이다. 삼각 위어는 수두에 따른 단면적의 변화를 고려해야 한다. 즉 위어의 폭은l=2(H-h)tan( {theta } over {2} )이다. 사각 위어처럼, 상류부의 유속을 무시하고 공식을 구하면Q= {8} over {15} tan( {theta } over {2} ) sqrt {2g} H ^{5/2}이 나온다. 사각 위어와 마찬가지로, 실제 유량을 구하기 위해서는 삼각위어 계수(C _{wt})를 곱해주면 된다. 즉Q= {8} over {15} C _{wt} tan( {theta } over {2} ) sqrt {2g} H ^{5/2}이라는 식이 나온다. 여기서 유량계수 C는1.354`+` {0.004} over {H} +(0.14+ {0.2} over {sqrt {W}} )( {H} over {B} -0.09) ^{2} 와 같이 나타낼 수 있다.3. 실험 방법1) 수리실험대 물탱크에 물을 채운다.2) 삼각위어나 사각위어의 폭과 깊이 등을 측정하고 수리실험대에 고정한다.3) 컨트롤패널 수주계의 눈금이 ‘0’인지 확인한다.4) 컨트롤패널 전원 스위치 ON을 눌러 펌프를 작동시킨다.5) 유량조절 밸브를 통해 유량을 증가시켜 위어의 월류수심이 일정하게 되면 월류수심을 측정한다.5) 유량 측정 시 계량수조의 배출구 구멍을 막고 부피의 변화량과 시간을 측정한다.6) 2) ~ 4)를 반복하여 실시한다.7) 실험이 끝나면 물은 완전히 배수한다654.55사각형 위어의 유량 공식 :Q _{i} = {2} over {3} C sqrt {2g} bH ^{{3} over {2}} ( C:유량계수 )● 측정 유량의 평균과, 유량 계수 C의 평균을 구해본다.측정 유량첫 번째,Q _{a,1} = {V} over {t _{av}} =1085.14``cm ^{3} /sec>>18000/16.59=1085.14두 번째,Q _{a,2} = {V} over {t _{av}} =884.92``cm ^{3} /sec>>18000/20.26=884.92세 번째,Q _{a,3} = {V} over {t _{av}} =647.46``cm ^{3} /sec >>18000/27.8=647.46유량 계수첫 번째,Q _{i,1} = {2} over {3} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 6.67 ^{{3} over {2}} =1525.27 TIMES C _{1}두 번째,Q _{i,2} = {2} over {3} C _{2} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 5.67 ^{{3} over {2}} =1195.45 TIMES C _{2}세 번째,Q _{i,3} = {2} over {3} C _{3} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 4.5 ^{{3} over {2}} =845.23 TIMES C _{3}C _{1} = {1085.14} over {1525.27} =0.711C _{2} = {884.92} over {1195.45} =0.740C _{3} = {647.46} over {845.23} =0.766이론 유량과의 비교이론 유량 계수 (0.624를 사용함)첫 번째,Q _{i,1} = {2} over {3} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 6.67 ^{{3} over {2}} =1525.27 TIMES C _{1} =951.77 오차율 : 14.01%두 번째,Q _{i,2} = {2} over {3} C _{773차 : 5.53차 : 23.79756.62삼각형 위어의 유량 공식 :Q _{i} = {8} over {15} C sqrt {2g} tan {theta } over {2} H ^{{5} over {2}} (C`:`유량계수)tan {theta } over {2} = {4} over {7}측정 유량의 평균과, 유량 계수 C의 평균을 구해본다.측정유량첫 번째,Q _{a,1} = {V} over {t _{av}} =181.62`cm ^{3} /sec >>18000/99.11=181.62두 번째,Q _{a,2} = {V} over {t _{av}} =336.39`cm ^{3} /sec >>18000/53.51=336.39세 번째,Q _{a,3} = {V} over {t _{av}} =762.71``cm ^{3} /sec >>18000/23.6=762.71유량 계수첫 번째,Q _{i,1} = {8} over {15} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIMES {4} over {7} TIMES 3.03 ^{{5} over {2}} =215.62 TIMES C _{1}두 번째,Q _{i,2} = {8} over {15} C _{2} sqrt {2 TIMES 980} TIMES {4} over {7} TIMES 3.93 ^{{5} over {2}} =413.11 TIMES C _{2}세 번째,Q _{i,3} = {8} over {15} C _{3} sqrt {2 TIMES 980} TIMES {4} over {7} TIMES 5.47 ^{{5} over {2}} =944.18 TIMES C _{3}C _{1} = {181.62} over {215.62} =0.842C _{2} = {336.31} over {413.11} =0.814C _{3} = {762.71} over {944.18} =0.808이론 유량과의 비교(이론 유량 계수 (0.624를 사용함)첫 번째,Q _{i,1} = {8} over {15} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIM하고 각각 이론값과 비교해 보았다.2) 본론저번 오리피스 실험을 통해, 빠르게 피드백을 하였고, t마다의 부피를 재지 않고, 두 위어에서 모두 부피 (V)를 18000cm ^{3}로 고정하였다. 그리고 각각의 월류수심(H)에서 고정된 부피(V)까지 도달하는 시간(t)을 여러 번 측정하여 평균(t _{av})를 계산하고, 연속방정식Q= V A= {V } over { T}를 이용하여 유량Q를 구했다. 각각의 위어 모양에 따라 사각형 위어는Q= {2} over {3} C sqrt {2g} bH ^{{3} over {2}}, 삼각형 위어는Q= {8} over {15} C sqrt {2g} tan {theta } over {2} H ^{{5} over {2}}를 이용해 유량계수C를 구하였다. 또한 오차는오차값= LEFT | {이론값-실험값} over {이론값} RIGHT | TIMES 100을 통하여 구했다.측정유량 (cm^3)유량 계수월류 수심 H (cm)월류 수심 H (cm)3) 결론실험 결과와, 위의 두 그래프를 보면 월류수심이 클수록, 측정되는 유량은 증가하고 유량 계수의 값은 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 유량 계수는 유량과 월류 수심의 변화에 따라 결정됨을 알 수 있다. 저번 오리피스 실험을 통해서도 확인 할 수 있었는데, 유량이 많을수록 유량 계수의 오차율이 적었다. 현 실험에서도 ‘유량 계수 C의 이론값과 오차‘ 표를 확인하면, 월류 수심이 높을수록, (유량이 많을수록) 오차율이 작아지는 것을 확인 할 수 있었다. 즉, 유량이 많으면 많을수록 오차율은 적어 질 것이다.실험값과 이론값을 비교하여 오차를 산정할 때, 유속계수(C _{v})는 0.96~0.99, 수축계수(C_a)는 0.64, 그리고 유량계수(C)는 0.614~0.634를 각각 이론값으로 가지고 있다. 사각위어에서의 오차 평균은 18.47%, 삼각위어에서의 오차 평균은 31.64% 가 나왔다. 일단 오차율을 제외하고도 우리는 분명히 큰 실수를 했을 것이다. 왜냐하면 우리처럼 적은 양의.

공학/기술| 2023.03.31| 10페이지| 1,000원| 조회(194)

결과보고서, Weir, 위어 실험, 학점 4.5 전성기 A+ 보고서, 개수로의 ..

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위어 실험 결과보고서

1.실험 목적개수로의 유량을 측정하는 방법의 하나로, 위어의 노치를 월류하는 월류수심에 따른 유량을 계산으로 구해보고 계측기에 의한 유량과 비교한다. 또한, 측정유량과 이론유량의 비를 계산하여 유량계수를 산정한다.2. 관련 이론1) 위어 (Weir)위어(weir)는 하천 바닥에 장애물을 설치하여 그 위로 물이 흐를 수 있도록 한 구조물이다. 이에 위어에서 수심을 측정하고, 더 쉽게 유량을 측정 할 수 있다. 위어는 크게, 광정 위어(Broad crested weir)와 예언 위어(Sharp crested weir)로 나눌 수 있다. 광정 위어는 개수로 상에 수평 정점부를 가졌다. 예언위어는 상류부 쪽이 예각으로 되어 있어 상단부 위에서 하단부 쪽으로 물이 흐르게 한다. 또한 물이 월류하는 형태에 따라 사각 위어, 삼각 위어, 사다리꼴 위어로 구분이 가능하다.사각 위어 삼각 위어 사다리꼴 위어위어를 통해 흐르는 유량에 대한 공식은 각 형태에 따라 흐름 또한 다르기 때문에, 공식을 하나로 정의 할 수 없다. 각 형태에 따라 다른 유량 계산 공식을 사용한다. 위어를 설계 할 때, 점성, 표면장력, 접근 수로의 크기 등은 고려하지 않고, 중력을 고려할 뿐이다.2) 사각 위어의 유량 계산먼저, 예언 위어의 흐름을 계산 분석하기 위하여 몇 가지 가정을 정한다.1) 상류부의 유속 분포가 동일하다.2) 위어 판 위에서는 물이 수평으로 흐르고, 유속 분포는 균일하지 않다. 3) 월류 수맥 내의 압력은 대기압과 동일하다.이렇게 가정을 한 후에, 사각 위어를 지나는 유동을 시각적으로 보면사각 위어를 지나는 유동이와 같은 위어에서 베르누이 방정식을 적용시키면,{P _{A}} over {gamma } + {V _{1} ^{2}} over {2g} +z _{A} = {u _{2} ^{2}} over {2g} +(H+P _{w} -h)이다. 이를 정리하면{P _{A}} over {gamma } +z _{A} =H+P이며 이를 위어 상의 유속 u2에 관해 풀어내면u _{2} = sqrt WB}} +0.034 TIMES sqrt {{B} over {W}}사각 위어는 유량이 작을 경우, 수두 H가 매우 작아 유량을 정확하게 산정하기 어렵다는 단점이 있다.3) 삼각 위어의 유량 계산삼각 위어는 사각 위어와 달리,수두가 감소함에 단면적도 따라 감소 하기 때문에, 정확한 유량을 측정할 수 있다. 이러한 특징을 이용하여 삼각 위어는 다양한 범위의 유량을 측정 할 때 주로 사용이 된다.앞에서 사각형 위어를 유도했던 것처럼,Q= int _{} ^{} {u _{2} dA} =` int _{h=0} ^{h=H} {u _{2} ldh}이다. 삼각 위어는 수두에 따른 단면적의 변화를 고려해야 한다. 즉 위어의 폭은l=2(H-h)tan( {theta } over {2} )이다. 사각 위어처럼, 상류부의 유속을 무시하고 공식을 구하면Q= {8} over {15} tan( {theta } over {2} ) sqrt {2g} H ^{5/2}이 나온다. 사각 위어와 마찬가지로, 실제 유량을 구하기 위해서는 삼각위어 계수(C _{wt})를 곱해주면 된다. 즉Q= {8} over {15} C _{wt} tan( {theta } over {2} ) sqrt {2g} H ^{5/2}이라는 식이 나온다. 여기서 유량계수 C는1.354`+` {0.004} over {H} +(0.14+ {0.2} over {sqrt {W}} )( {H} over {B} -0.09) ^{2} 와 같이 나타낼 수 있다.3. 실험 방법1) 수리실험대 물탱크에 물을 채운다.2) 삼각위어나 사각위어의 폭과 깊이 등을 측정하고 수리실험대에 고정한다.3) 컨트롤패널 수주계의 눈금이 ‘0’인지 확인한다.4) 컨트롤패널 전원 스위치 ON을 눌러 펌프를 작동시킨다.5) 유량조절 밸브를 통해 유량을 증가시켜 위어의 월류수심이 일정하게 되면 월류수심을 측정한다.5) 유량 측정 시 계량수조의 배출구 구멍을 막고 부피의 변화량과 시간을 측정한다.6) 2) ~ 4)를 반복하여 실시한다.7) 실험이 끝나면 물은 완전히 배수한다654.55사각형 위어의 유량 공식 :Q _{i} = {2} over {3} C sqrt {2g} bH ^{{3} over {2}} ( C:유량계수 )● 측정 유량의 평균과, 유량 계수 C의 평균을 구해본다.측정 유량첫 번째,Q _{a,1} = {V} over {t _{av}} =1085.14``cm ^{3} /sec>>18000/16.59=1085.14두 번째,Q _{a,2} = {V} over {t _{av}} =884.92``cm ^{3} /sec>>18000/20.26=884.92세 번째,Q _{a,3} = {V} over {t _{av}} =647.46``cm ^{3} /sec >>18000/27.8=647.46유량 계수첫 번째,Q _{i,1} = {2} over {3} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 6.67 ^{{3} over {2}} =1525.27 TIMES C _{1}두 번째,Q _{i,2} = {2} over {3} C _{2} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 5.67 ^{{3} over {2}} =1195.45 TIMES C _{2}세 번째,Q _{i,3} = {2} over {3} C _{3} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 4.5 ^{{3} over {2}} =845.23 TIMES C _{3}C _{1} = {1085.14} over {1525.27} =0.711C _{2} = {884.92} over {1195.45} =0.740C _{3} = {647.46} over {845.23} =0.766이론 유량과의 비교이론 유량 계수 (0.624를 사용함)첫 번째,Q _{i,1} = {2} over {3} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIMES 3 TIMES 6.67 ^{{3} over {2}} =1525.27 TIMES C _{1} =951.77 오차율 : 14.01%두 번째,Q _{i,2} = {2} over {3} C _{773차 : 5.53차 : 23.79756.62삼각형 위어의 유량 공식 :Q _{i} = {8} over {15} C sqrt {2g} tan {theta } over {2} H ^{{5} over {2}} (C`:`유량계수)tan {theta } over {2} = {4} over {7}측정 유량의 평균과, 유량 계수 C의 평균을 구해본다.측정유량첫 번째,Q _{a,1} = {V} over {t _{av}} =181.62`cm ^{3} /sec >>18000/99.11=181.62두 번째,Q _{a,2} = {V} over {t _{av}} =336.39`cm ^{3} /sec >>18000/53.51=336.39세 번째,Q _{a,3} = {V} over {t _{av}} =762.71``cm ^{3} /sec >>18000/23.6=762.71유량 계수첫 번째,Q _{i,1} = {8} over {15} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIMES {4} over {7} TIMES 3.03 ^{{5} over {2}} =215.62 TIMES C _{1}두 번째,Q _{i,2} = {8} over {15} C _{2} sqrt {2 TIMES 980} TIMES {4} over {7} TIMES 3.93 ^{{5} over {2}} =413.11 TIMES C _{2}세 번째,Q _{i,3} = {8} over {15} C _{3} sqrt {2 TIMES 980} TIMES {4} over {7} TIMES 5.47 ^{{5} over {2}} =944.18 TIMES C _{3}C _{1} = {181.62} over {215.62} =0.842C _{2} = {336.31} over {413.11} =0.814C _{3} = {762.71} over {944.18} =0.808이론 유량과의 비교(이론 유량 계수 (0.624를 사용함)첫 번째,Q _{i,1} = {8} over {15} C _{1} sqrt {2 TIMES 980} TIM하고 각각 이론값과 비교해 보았다.2) 본론저번 오리피스 실험을 통해, 빠르게 피드백을 하였고, t마다의 부피를 재지 않고, 두 위어에서 모두 부피 (V)를 18000cm ^{3}로 고정하였다. 그리고 각각의 월류수심(H)에서 고정된 부피(V)까지 도달하는 시간(t)을 여러 번 측정하여 평균(t _{av})를 계산하고, 연속방정식Q= V A= {V } over { T}를 이용하여 유량Q를 구했다. 각각의 위어 모양에 따라 사각형 위어는Q= {2} over {3} C sqrt {2g} bH ^{{3} over {2}}, 삼각형 위어는Q= {8} over {15} C sqrt {2g} tan {theta } over {2} H ^{{5} over {2}}를 이용해 유량계수C를 구하였다. 또한 오차는오차값= LEFT | {이론값-실험값} over {이론값} RIGHT | TIMES 100을 통하여 구했다.측정유량 (cm^3)유량 계수월류 수심 H (cm)월류 수심 H (cm)3) 결론실험 결과와, 위의 두 그래프를 보면 월류수심이 클수록, 측정되는 유량은 증가하고 유량 계수의 값은 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 유량 계수는 유량과 월류 수심의 변화에 따라 결정됨을 알 수 있다. 저번 오리피스 실험을 통해서도 확인 할 수 있었는데, 유량이 많을수록 유량 계수의 오차율이 적었다. 현 실험에서도 ‘유량 계수 C의 이론값과 오차‘ 표를 확인하면, 월류 수심이 높을수록, (유량이 많을수록) 오차율이 작아지는 것을 확인 할 수 있었다. 즉, 유량이 많으면 많을수록 오차율은 적어 질 것이다.실험값과 이론값을 비교하여 오차를 산정할 때, 유속계수(C _{v})는 0.96~0.99, 수축계수(C_a)는 0.64, 그리고 유량계수(C)는 0.614~0.634를 각각 이론값으로 가지고 있다. 사각위어에서의 오차 평균은 18.47%, 삼각위어에서의 오차 평균은 31.64% 가 나왔다. 일단 오차율을 제외하고도 우리는 분명히 큰 실수를 했을 것이다. 왜냐하면 우리처럼 적은 양의.

공학/기술| 2023.03.29| 11페이지| 1,500원| 조회(265)

실험보고서, Weir, 위어, 월류수심, 학점 4.5 전성기 A+ 보고서, 개수로..

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레이놀즈 실험 결과보고서

1. 실험목표 이번 실험은 유속을 바꿔가며 유속에 따라 관에 흐르는 잉크의 흐름 형태를 분석하고 흐름 특성을 파악하는 것이 목표이다. Reynolds 수의 개념과 공식을 이해하고 실험을 통해 얻은 데이터를 통해 Reynolds 수를 직접 구해본다. 구한 Reynolds 수의 값을 통해 판정한 흐름의 종류와 실험 상 잉크의 흐름을 관찰하여 판정한 흐름의 종류를 비교해본다.2. 실험이론1) 유체의 정의- 유체 유체는 고체에 비해 형상이 일정하지 않아 변형이 쉽고 자유로이 흐를 수 있는 액체, 기체와 플라즈마를 총칭한다.- 이상 유체 실제 존재하지 않으나, 해석상 편의를 위해 가정하여 사용하는 개념의 유체로 비압축성, 비점성 유체이다. 때문에, 흐름 중 마찰과 에너지 손실이 발생하지 않는다.- 실제 유체 압축성 점성유체로 마찰과 에너지 손실이 발생한다.2) 유체 흐름의 분류2.1) 흐름 특성의 시간적 변화 여부정상류: 흐름 특성이 시간에 관계없이 일정한 흐름이다.부정류: 흐름 특성이 시간에 따라 변하는 흐름이다.2.2) 흐름 특성의 공간적 변화 여부등류: 한 구간 내에서 흐름특성이 일정한 흐름이다. 부등류: 한 구간 내에서 흐름특성이 변하는 흐름이다.2.3) 관성력과 점성력의 비(Reynolds 수)에 따른 분류실험에서 사용한 수로는 관수로이므로, 관수로일 때의 범위 기준을 사용하였다.층류: 인접한 입자들끼리 혼합되지 않고 층을 이루는 흐름이다. 천이류: 층류와 난류가 공존하는 구간의 흐름이다. ()난류: 유체 입자들이 서로 무작위로 혼합되어 흐르는 흐름이다. ()2.4) 흐름 통로의 개폐 여부개수로 흐름: 흐름 통로가 열려 있고, 자유 수면을 가지는 흐름이다.관수로 흐름: 폐합관거에 물이 가득 차서 흐르는 흐름이다.3) 연속방정식 질량 보존의 법칙을 설명하는 방정식이다. 한 단면에서 다른 단면으로 흐르는 유체 흐름의 연속성을 표현한다.

공학/기술| 2023.03.29| 16페이지| 1,500원| 조회(193)

레이놀즈, 실험결과보고서, 학점 4.5 전성기 A+ 보고서

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