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원심펌프 성능시험, 기계유체, 유체역학, 펌프성능, 원심

1. 목적 및 개요펌프, 터빈, 팬 등은 흐르는 유체어너지를 변화시켜 주는 기계로 흔히 유체기계라 부른다. 이런 기계들은 유체의 운동량 변화를 이용하여 유체로부터의 일을 얻어내가 혹은 일을 더해주어 에어지를 높여 주기도 한다. 예를 들어 펌프, 송풍기, 압축기 등은 유체에 일을 더해주어 에너지를 높여주며 터빈은 유체로부터 일을 얻어내는 역할을 한다.본 실험에서는 대표적이 유체기계인 펌프를 통하여 유체기계의 성능특성을 알고자 한다. 펌프는 원심형(또는 반경류형), 축류형, 혼류형(반경류형과 축류형의 중간)으로 분류되는데 이들 중 가장 많이 사용되고 있는 원심형 펌르를 대상으로 한다,. 펌프의 성능특서으로는 송출유량에 따른 양정, 동력 및 효울의 특성을 알바본다. 또한 펌프의 상사법칙을 이용하여 펌프회전수에 따른 무차원 성능인자들의 특성을 살펴본다.2. 실험이론2.1 펌프의 효율그림1에서 보는바와 같이 원심펌프안에는 회전하는 임펠러가 있다. 유체는①에서 들어와 임펠러 날개를 거쳐②로 나가게 된다. 이러한 펌프작용으로 나타는 입구와 출구 사이의 유체의 Bernoulli 수두 증가 H는 이다. 이 H를 펌프에서는 양정이라고 한다. 또한 수동력은 밀도, 중력가속도, 송출량 및 양정을 단순히 곱한 것과 같다. 반면 펌프를 구동하는데 소요되는 동력은 다음과 같다 여기서 w는 축의 각속도이고 T는 축의 토크이다, 만일 손실이 없다고 하면 Pw와 Ps는 같게 되지만 실제로는 Pw쪽이 작다. 그래서 펌프효율 는 다음과 같다.설계자가 추구하는 목표는 가능한 한 넓은 범위의 송출량에서 이용되도록 펌프효울을 높게 하는 것이라 할수 있다. 펌프손실은 기본적으로 누설손실, 수력손실, 기계손실 이 3가지로 구분할 수 있는데 이러한 손실을 고려하면 축동력은 다음과 같이 쓸수 있다.위의 누설손실, 수력손실, 기계손실은 각각 체적효율 ηv, 수력효율 ηh 기계효율 ηm로 나타낼수 있으며 이들은 다음과 같이 정의된다. 즉식(4)의 총 효율은 식(2), (5) 및 (6)으로부터 다음과 같이 3가 때① 유량 : 유량(Q)은 회전수 변화에 비례한다.Q₂ = Q₁(N₂/N₁)② 양정 : 양정(H)은 회전수 변화에 제곱에 비례한다.H₂ = H₁(N₂/N₁)^2③ 동력 : 동력(P)은 회전수 변화의 세제곱에 비례한다.P₂ = P₁(N₂/N₁)^3(2) D 및 M이 변할 때① 유량변화 : Q₂ = Q₁(D₂/D₁)^3(N₂/N₁)② 양정변화 : H₂ = H₁(D²/D₁)^2(N₂/N₁)^2② 동력변화 : P₂ = P₁(D₂/D₁)^5 (N₂/N₁)^33. 실험3.1 실험장치1) 실험장치2) 사양(1) 전원장치 : AC 220v, 60㎐, 3Phase(2) 펌프 : 원심펌프(용량:Q×H = 0.15㎥/min×15m, 흡입×토출구경:내경:43.4㎜)(3) 모터 : 유도전동기(AC 220V, 0.75㎾, 회전수:150~1750rpm)(4) 압력계 : 부르동관 압력계(범위:0~2㎏f/㎠)(5) 진공계 : 부르동관 압력계(6) U 마노미터 : 0~1000㎜Hg 1대, 0~600㎜Hg 1대(7) 수위계(8) 벤투리미터(D1:Ø43.4mm, D2:27.13mm)(9) 토크계(아암 레버길이 0.2m, 스프링 발란스 2Kgf)(10) 저수조,계량수조3.2 실험방법1) 실험진행 순서(1) 저수조 입, 출구 배수부에 호수를 연결하고 저수조에 깨끗한 물을 약 4/5정도 채운다.(2) 펌프 흡입구 유량조절밸브를 완전히 연고 출구유량조절밸브는 완전히 닫는다.(3) 펌프 케이싱의 안전밸브와 위에 있는 물맞이 마개를 열고 케이싱에 물을 채운후 다시 마개를 잠근다.(4) 동력계의 0점을 맞춘후 전원스위치를 켠다.(5) 계기판의 속도조절기의 Knob를 조절하여 모터를 구동시킨다(저속:1350rpm, 중속:1650rpm, 고속:1750:rpm)(6) 5~20초 후 출구 유량조절밸브를 서서히 열어서 전개한다.()체절상태에서 3~4분이상 작동시키지 말 것)(7) 주어진 속도에 도달하면 유량조절밸브를 3/4만큼 열고 다음사항을 측정 기록한다.- 모터의 회전수, 모터 동력계에 걸리는 하중, 펌프의 입4-------3-------회전수유량조절밸브전양정U-마노미터부르동압력계rpm개도회전수흡입수두(mmHg)토출수두(mmHg)전양정(m)흡입압력(mmHg)토출압력(kg/cm²)전양정(m)13503/46002844.49-100.355.0515982864.43-100.324.755/45952904.34-100.34.556/45912984.17-200.164.517/45713183.63-220.124.3825743163.70-300.15.279/45753123.77-300.024.4710/4------11/4------3------회전수유량조절밸브저울힘토크축동력수동력효율비교회전도rpm개도회전수%13503/40.250.050.0690.0930.00520.00707.531.8310.250.050.0690.0930.01040.013915.048.585/40.260.0520.0720.0970.01990.026727.770.966/40.280.0560.0770.1040.01980.026525.571.437/40.270.0540.0740.1000.02560.034334.284.3120.290.0580.0800.1080.03080.041338.373.399/40.290.0580.0800.1080.02610.035032.583.0410/4--------11/4--------3--------회전수유량조절밸브토출량벤투리미터계량수조rpm개도회전수액주1(mmHg)액주2(mmHg)액주차(mmHg)유량(L/min)시간(sec)수위(mm)유량(L/min)16503/45756121.1612108.9415953654.2761017.885/462491379.8872030.656/4674522103.9242053.647/4694326112.9742053.642704129119.3142053.649/4-------10/4-------11/4-------3-------회전수유량조절밸브전양정U-마노미터부르동압력계rpm개도회전수흡입수두(mmHg)토출수두(mmHg)전양정(m)흡입압력(mmHg)토출압력(kg/cm.080046.490.65020.390.0780.1320.1770.05770.077443.792.9109/4--------10/4--------11/4--------3--------회전수유량조절밸브토출량벤투리미터계량수조rpm개도회전수액주1(mmHg)액주2(mmHg)액주차(mmHg)유량(L/min)시간(sec)수위(mm)유량(L/min)17503/45455338.3711109.7516053758.6251021.465/464481688.6272030.656/4684424108.5462035.767/4714130121.3552042.912734033127.2752042.919/4-------10/4-------11/4-------3743935131.0752042.91회전수유량조절밸브전양정U-마노미터부르동압력계rpm개도회전수흡입수두(mmHg)토출수두(mmHg)전양정(m)흡입압력(mmHg)토출압력(kg/cm²)전양정(m)17503/47111717.53-100.617.6517061767.40-100.67.555/46961907.07-220.447.586/46891966.89-300.37.277/46881976.87-370.27.2226872006.81-400.157.139/4------10/4------11/4------36872006.81-450.17.31회전수유량조절밸브저울힘토크축동력수동력효율비교회전도rpm개도회전수%17503/40.390.0780.1400.1880.01220.01638.737.56510.390.0780.1400.1880.02650.035518.956.2855/40.390.0780.1400.1880.03800.050927.167.0656/40.420.0840.1510.2020.04250.056928.174.7457/40.420.0840.1510.2020.05060.067933.682.30220.420.0840.1510.2020.05000.067033.183.0809/4--------10/4--------11/4--------30.420.0840.151곡선 그래프와 비교하면 축동력값이 매우 작게 나오고 이는 일반적으로 펌프는 수면 아래에 위치하여 설치 되져야 하는데 우리가 실험한 위치는 수면보다 한참 위에 있기 때문에 이런 모양이 형성된 것 같다.2) 효율이 최대가 되는 설계 유량Q* 을 구하라.- 이론적으로 보면 최대 효율치(80~90%)가 나타나는 유량때는 0.6Qmax 이다. 우리 실험에서는 최대 유량을 54라고 볼 때 최대 효율치가 나타나는 설계유량은 54×0.6=32.4[L/min]이 되어야 하나 실제로는 53.64[L/min] 일때가 최고 효율이였다. 이 53.64[L/min] 유량값은 최대 유량일때로 우리 실험이 소형펌프였고 펌프에서 물이 새고 각 연결부위에서 물이 새는 등 여러 요인으로 인해 설계유량값이 달라지게 된것같다.3) 펌프의 최대유량 Qmax를 추정하고 2)에서 구한 Q*가 0.6Qmax가 되는지 확인하고, 차이가 생긴다면 그 이유를 설명하라.- 우리 실험에서의 최대유량은 실험값에서 나왔는데 유량밸브의 6/4부터 53.64의 양이 나오고 나서, 다음 7/4바퀴 2바퀴째에서도 53.64의 동일한 유량이 흘러나왔다. 비록 사람이 시간을 측정하고 눈금을 읽는데 있어서 측정오차가 발생할 수도 있지만 연속해서 같은 값의 유량이 흘러나온 것으로 볼 때 최대 유량은 거의 54[L/min]라고 볼수 있겠다. 2)번 질문에서 밝힌 바와 같이 실험에서의 Q*값이0.6Qmax와는 일치 하지 않았고 그 이유에 대해서는 2)에서 밝혔다.4) 비교회전도의 특징에 대해 간략히 알아보자 보통 일반회전도가 같으면 펌프의 크기에 관계없이 동일한 형식이며 특성도 대채로 같다. 따라서 일반적으로 고양정 소유량일수로 비속은 작고, 저양정 대유량 펌프일수록 비속은 커진다. 또한 토출량과 양정이 같아도 회전수가 다르면 비속도 달라지며 회전수가 높을수록 비속도 높아진다.5) 우리 실험에서 또한 무시할수 없는 요인이 한가지 있는데 바로 캐비테이션이다. 캐비테이션은 펌프의 내부 또는 흡입관내에서 물이 증발하여 거품이 생김으로서 공.

공학/기술| 2007.10.26| 10페이지| 2,000원| 조회(1,748)

펌프, 유체, 원심펌프, 효율, 원심펌프성능

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연료전지

연료전지의 이용에너지 변환 공학목 차현재 에너지 동향/필요성 원리와 구조 종류및 특성 현재 기술 단계현재 에너지 동향 / 필요성러시아의 우크라이나에 대한 가스공급 중단. 에너지의 정치적 활용 세계의 에너지 분쟁 전 세계적으로 에너지 안보에 비상! 에너지국유화 패권국가인 미국의 처지 ex) 이란의 핵개발, 베네수엘라의 반미세력형성 유가의 고공 행진-5년 사이 국제 유가 25% 상승 석유대국 미국도 바꾼다! 국가의 안보를 위협받는 에너지위기 결국모든 나라는 각자의 방법으로 에너지자립을 이뤄야 한다연료전지란?화학에너지→전기에너지로 변환시키는 전지 High Energy Conversion Efficiency 화학적 에너지를 전기에너지로 직접 변환 시키므로 효율이 높음 Very Low Chemical and acoustical Pollution 화학반응을 통해 생성되는 물질이 물이므로 환경친화적 SYSTEM내부에 움직이는 부분이 없어 소음이 발생하지 않음 Fuel Flexibility 연료로서 사용할 수 있는 물질이 무수히 많다 Co-Generation Capability 연료 전지 시스템 내부에서 일어나는 전기화학 반응은 발열 반응이므로, 이때 생성하는 열을 다른 유용한 용도로 활용 할 수 있다.연료전지의 효율사전지식“깁스의 자유에너지 : 연료전지에서 등 반응물과 생성물의 화학적 에너지 (예)연료전지의 효율연료전지의 기본원리연료극(anode)으로 들어온 수소 → 백금 촉매를 통과 → 수소이온과 전자로 분리 전자가 외부회로로 흐르면서 전류를 발생 공기극(cathode)에 도달하면, 산소와 만나 산소이온 형성 산소이온이 전해질을 통과한 수소이온과 결합 물 생성열 엔진에 비해서 높은 효율 반응 후 오염물질이 거의 없다 수소만 공급되면 계속 동작한다우주선용 전원휴대용전원수송용동력원대규모발전대규모발전분산발전형주요용도1∼1001∼1001∼10001000 ∼100001000 ∼10000100∼5000출력범위403045454540효율(%)수소메탄올메탄올,메탄,휘발유,수소도시가스LPG도시가스LPG 석탄도시가스LPG연료원료수소메탄올수소수소 일산화탄소수소 일산화탄소수소연료*************650200작동온도수소이온수소이온수소이온산소이온탄산이온수소이온이 온 전 도 체수산화칼륨수소이온교환막수소이온교환막지르코니아탄산리튬 /탄산칼륨인산전해질알카리 연료전지직 접 메탄올고분자 전해질고 체 산화물용 융 탄산염인 산 형연료전지의 종류전해질: 인산(H3PO4) 동작온도: 150-200℃ 연료: 천연가스, 석유, 메탄올 발전효율: 약 40% 용도: 빌딩용 전원, 지역용 전원 기술수준: 상용화 단계인산형 연료전지(PAFC)전해질: 용해 탄산염(Li2CO3+K2CO3) 동작온도: 600-700℃ 연료: 천연가스, 석유, 메탄올, 석탄가스 발전효율: 45-60% 용도: 지역용 전원, 대규모 발전 기술수준: 개발단계 장점 :시스템 설계가 매우 단순 단점 :운전의 안정성과 수명용융탄산염 연료전지(MCFC)전해질: 안정화 질코니아(ZrO2+Y2O3) 동작온도: 700-1000℃ 연료: 천연가스, 석유, 메탄올, 석탄가스 발전효율: 50-60% 용도: 빌딩용 전원, 지역용 전원 기술수준: 개발단계고체산화물 연료전지(SOFC)전해질: 이온 교환막 (R-SO3H) 동작온도: 100 ℃ 이하 연료: 천연가스, 석유, 메탄올 발전효율: 40-50% 용도: 차량용, 선박용 기술수준: 개발 및 실증단계고분자전해질 연료전지(PEMFC)알칼리 연료전지(AFC)전해질: 수산화 칼륨 동작온도: 150 ℃ 이하 연료: 수소 발전효율: 40% 용도: 우주선용 전원직접 메탄올 연료전지(DMFC)전해질: 수소이온 교환막 동작온도: 100 ℃ 이하 연료: 메탄올 발전효율: 30% 용도: 휴대용(전화, 노트북) 전원, AIPS 잠수함용 동력원연료전지 관련기사앞으로의 연료전지전세계적으로 에너지 수요가 증대, 지구 온난화가 급진전하고, 장래 에너지 자원의 부족이 전망되는 가운데, 물과 탄화수소 등의 구성원자로서 풍부하게 존재하는 수소를 에너지원으로 하는 차세대 에너지 시스템인 연료전지에 대한 기대가 높아지고 있다. 연료전지는 일본 경제산업성이 책정한 (신산업창조전략)에서도 전략 7개 분야 중 하나로 거론되어 있으며 현재 고정용, 자동차용, 휴대용으로 광범위한 업계에서 실용화를 위해 노력하고 있다. 또한 종합자원에너지조사회의 (2030년의 에너지 수급전망)에 따르면 에너지 절약이 계속될 경우에 자동차가 1500만대, 고정용이 1259kw로 확대할 가능성이 있다고 한다.앞으로의 연료전지기대효과자동차 개발을 통해 원천기술을 확보하고 관련기술을 산업체에 이전함으로서 산업경쟁력 강화에 기여. 선진국에서 무공해 자동차의 사용이 곧 의무화 기술자립을 통해 자동차 수출증대에 이바지 고효율, 무공해 연료전지 자동차의 개발 환경오염 방지및 수송용 에너지 절약에 기여 자동차용 동력원외에 발전용 이나 이동용,군수용 등으로 활용 가능 - 연료전지가 상용화 된다면 자동차 분야보다는 에너지 발전 쪽에서 커다란 변화가 있을 것이다. 즉, 원자력 발전소와 같은 대형발전소가 필요하지 않을 전망이다.{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2007.10.21| 18페이지| 1,500원| 조회(253)

에너지, 연료전지, 필요성, 원리, 동향

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[체험소감문]장애인 체험 소감문 평가A+최고예요

장애인 체험 소감문2002120029 문성진태어나서 처음으로 휠체어를 타보고 안대로 눈을 가리고 보행을 하는 체험을 해 보았다. 그동안 장애인의 입장에서는 생각해 볼 기회가 없었는데 이번 체험은 아주 조금이나마 장애인들이 평소 생활하는데 있어서 얼마나 불편한지를 느끼게 해준 계기가 되었고 장애인들의 거동을 도와주는 보조 기구들이 너무 허술하고 건물들이 너무 장애인들 배려 없이 만들어 졌다는 것을 느끼게 되었다.먼저 휠체어를 타고 약간의 경사가 져있는 길을 15미터 쯤 내려갔다가 다시 올라 왔다. 처음에 휠체어를 타고 앞으로 나갈 때에는 길이 평지라서 아무 문제없이 앞으로 나아갈 수 있었지만 곧 내리막길에서 문제가 생겼다. 몸이 앞으로 약간 쏠리면서 팔과 다리에 힘이 들어가기 시작했다. 더군다나 한쪽 바퀴와 손잡이에 문제 있어서 그런지 손잡이를 아무리 꽉 잡고 있어도 바퀴는 헛돌았고 내가 원하는 방향으로 가는 것이 힘들었다. 휠체어를 탄 것이 서서히 힘들기 시작했는데 자칫 잘못 했다가 팔에 힘이라도 풀리면 정말 큰 사고가 날 것 같다는 생각이 들었다. 간신히 올바른 방향을 잡고 다시 오르막길을 올라가기 위해 방향을 틀었다. 방향을 트는 상황에서도 휠체어의 조작에 익숙하지 않아서 그런지 서툴렀다. 방향을 오르막길로 틀고 다시 팔에 힘을 주어 앞으로 나아갔다. 그동안 아무렇지 않게 걸어서 오르락내리락 하던 길이 오늘따라 왜 이리도 경사가 져 보이던지 벌써 팔이 저리는 것 같았다. 팔에 힘을 주어 오르막길을 따라 올라 갔는데 역시나 오르막길은 너무나도 힘들었다. 오르막길에서는 무게 중심이 뒤로 쏠려서 그런지 손잡이를 잡고 힘을 줄 때마다 앞바퀴가 막 들렸다. 그리고 내려가면서 지적했던 헛도는 바퀴 때문에 바퀴에 힘 전달이 제대로 되지 않아서 힘만 더 들었다. 고생한 끝에 간신히 끝까지 올라오긴 했지만 팔이 정말로 아팠고 만약 남자들보다 힘이 더 약한 여자나 노인들, 아이들은 휠체어를 타기를 꺼려했을 것이라는 생각이 들었다.한편, 휠체어를 타고 오르막을 내려갔다가 다시 돌아오면서 정말 이 휠체어가 장애인을 위한 휠체어가 맞는지 의심스러웠다. 휠체어를 타는 사람을 위한 안전장치를 만들 필요성을 느꼈는데 가장먼저 안전벨트가 가장 필요한 것 같다. 내리막길을 내려가다 보면 몸이 앞으로 쏠리는데 휠체어에서 떨어지는 것을 방지하기 위해서는 안전벨트가 꼭 있어야 함을 느꼈다. 또 확실한 제동을 위한 브레이크 장치의 성능을 키워주고 조작이 좀 더 쉽고 편리하게 만들어 줬으면 좋겠다. 그리고 발을 올려놓는 부분은 너무 부실해서 금방이라도 힘을 주면 떨어져 나갈 것 같았다. 실제로 우리가 체험을 하면서 어떤 학우 차례에 발판이 빠지는 불상사가 생겼는데 이 문제는 발판이 이어진 봉에 여러 개의 구멍을 뚫어서 핀을 넣어 고정하면 위치 조절도 쉽고 보다 큰 힘에도 견딜 수 있을 것이다. 다음으로 직접적으로 바퀴를 굴려주는 손잡이 부분에서 큰 문제점이 있었다. 계속 손잡이를 잡고 돌리다 보면 당연히 손에 땀이 날것이고 미끄러워 질 텐데 이 휠체어는 미끄러짐을 방지하기 위해 요철로만 올록볼록 나와 있고 손잡이 재질에는 전혀 신경을 쓰지 않았다. 겉에 고무를 대 준다던가 재질을 미끄럽지 않을 것으로 만들었으면 힘을 좀 덜 써도 더 잘 갈 것이다. 마지막으로 오르막길에서의 동력 문제인데 힘을 적게 주면서도 잘 올라갈 수 있는 기어를 설치하거나 모터를 달아주면 휠체어를 타는 사람들이 적은 힘으로도 큰 효과를 낼수 있을 것이다.다음으로 시각장애인 체험을 했다. 안대를 착용하여 눈을 보이지 않게 하고 장애인용 지팡이에만 몸을 의지한 채 보행을 해 보았다. 생각했던 것 보다 훨씬 더 두려운 감정이 앞섰는데 그래서 그런지 당장 앞으로 나아가는 한 발짝이 쉽게 떨어지지 않았다. 힘겹게 지팡이로 땅을 짚어 나가는데 이 길이 차도인지 인도인지 구분이 가지 않았고 앞에 큰 장애물 있는 경우에는 지팡이에 걸리기 때문에 그나마 괜찮지만 크기는 작아도 사람들에게 피해를 주는 물체는 지팡이에 걸리지 않았기 때문에 굉장히 위험했다. 특히 보행을 하면서 위험했던 상황은 앞으로 나아가는 길에 차도가 있었고 인도와 차도의 높이 차이가 있었음에도 불구하고 그것을 전혀 감지하지 못하여 차도로 들어 설 때 발을 헛 딛어 휘청거리게 되었다. 만약에 실제로 자동차가 쌩쌩 달리는 차도 바로 옆이었다면 정말 큰일 날 뻔 했을 것이다. 계속해서 보행을 하였는데 출발한 위치로 돌아오는 과정에서 친구들의 조언이 없었으면 계속 헤매고 다녔을 것이다.

사회과학| 2006.04.20| 2페이지| 1,000원| 조회(1,317)

장애인, 체험, 휠체어, 소감문, 장님

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[유체역학실험]레이놀즈수 측정실험

1) 실험제목 : 레이놀즈수 측정2) 실험날짜 : 2006년 3월 7일 화요일3) 실험목적 : 유체가 관을 통하여 흐르는 모양을 관찰함으로써 흐름에 대한 유체 역학적 특성인 층류와 난류 및 임계속도와 열역학적 유사성을 이해하고 레이놀스 수의 개념을 이해한다.ㄱ. 유체의 흐름상태를 가시적으로 관찰할 수 있다.ㄴ. 유량을 측정하여 유도한 레이놀즈수를 이용하여 층류와 난류를 살표보고, 관찰한 유체의 거동과 비교한다.ㄷ. 실험장치의 조작 방법을 습득한다.4) 관련이론ㄱ. 관로내 유체의 흐름그림 1 ① 층 류유체가 관을 통하여 흐를 때 유속이 충분히 느리면 유체는 왼쪽 그림과 같이 각 지점에서 층을 이루며 관축과 평행하게 흐른다. 이 때 각 층의 유체는 서로 섞이지 않는 마치 겹쳐놓은 카드와 같이 미끄러지듯 움직인다.그림 ② 난 류유체가 관을 통하여 흐를 때 유속이 충분히 크면 층류와는 다르게 근접한 유체끼리 서로 섞이면서 불규칙하게 흐른다. 이 때 교차흐름 및 소용돌이가 발생한다.원관 속의 유체가 층류 또는 난류인지를 알 수 있는 쉬운 방법은 물감을 유체에 흘렸을 때 일직선으로 곧게 나아가면 층류, 바로 물감이 분산되어 섞여 버리면 난류이다.ㄴ. 레이놀즈의 수레이놀즈수는 층류와 난류의 구분 척도의 무차원수이다. 유체의 평균속도를 V, 관의 내경을 d, 유체의 밀도와 점성계수를 각각 ρ와 μ라고 하면 다음과 같이 나타 낼 수 있다., 여기서,(동점성계수, 단위:㎡/s)그런데그러므로층류는 이 레이놀즈수가 2100이하이고 난류는 4000이상이다. 레이놀즈수가 2100에서 4000사이는 전이영역으로 층류와 난류의 혼합류라고 할 수 있다. 이 영역을 임계영역(critical region) 또는 완충지역(buffer region)이라고 할 수 있다. 또한 층류에서 난류로 변화할 때의 유속을 임계속도(critical velocity)라 한다.층 류하 임 계상 임 계난 류그림 3 < 관로내 유체의 흐름과 레이놀즈수의 관계 >ㄷ. 점성계수의 단위SI단위중력단위CGS단위1 cP[centipoise]=1/100~Pㄹ. 단위환산1[P]= 0.1 []1 []= 9.806 []ㅁ. 동점성계수동점성계수의 단위SI단위중력단위CGS단위1 cSt[centistrokes]=1/100~St단위환산1 []= 1000 [St]5) 참고문헌ㄱ. 점성유체의 점성은 유체의 물리적 성질 중에서 가장 중요한 것 중의 하나로 유체의 유동 특성을 지배하는 요소로서 유체 분자간 또는 유체분자체 경계면 이에서와 같이 서로 인접하여 상대운동을 하는 유체층 사이에 마찰력을 유발하는 성질을 말하며 이는 유체 분자의 응집력 및 유체 분자간의 상호작용으로 생긴다.(1) 다음과 같이 전단응력 τ와 속도구배간의 비례상수 μ를 점성계수(viscosity)라고 하며 점성계수가 일정하면 뉴유톤(Newton) 유체라고 하고 그렇지 않고 변하면 비뉴유톤(non-Newtonian) 유체라고 한다.(2) 동적 점성도 : 점성도를 밀도로 나눈 양.동점도, 동점성률, 운동점성계수라고도 한다. 점성유체의 운동은 점성도 η와 밀도 ρ의 비 ν=η/ρ에 의해서 지배되는데, 이 ν가 동적 점성도이다. 단위는 MKSA 단위계에서는 m2/s이고, CGS 단위계의 스토크스(St)도 사용되며, 1St=1cm2/s이다. 확산계수의 차원과 같으며, ν를 속도의 확산계수라고 할 수 있다. 물과 공기에서는, η는 물 쪽이 크지만 ν는 반대가 된다. 온도를 일정하게 유지하고 압력을 올리면 ν는 작아진다.(3) 온도에 따른 대기압 상태에서의 물의 점성계수 및 동점성계수가 아래표에 각각 제시되었다.그림 ㄴ. 점도와 레이놀즈수의 관계점도는 점성의 점도를 나타내는 수치로 유체의 점성은 유체의 물리적 성질 중에서 가장 중요한 것 중의 하나로 유체의 유동 특성을 지배하는 요소이다. 점성은 유체 분자 간 또는 유체분자와 고체경계면 사이에서와 같이 서로 인접하며 상대운동을 하는 유체층 사이에 마찰력을 유발하는 성질을 말하며 이는 유체 분자의 응집력 및 유체 분자간의 상호작용으로 생긴다.6) 실험장치도ㄱ. 레이놀즈 유동가시화 실험관ㄴ. 유량측정장치ㄷ. 색소(dye) 주사장치ㄹ. 급배수장치그림 ㄱㄷㄴㄹ7) 실험방법ㄱ. 실험장치를 수평이 되도록 견고하게 설치한다.ㄴ. 급수 콘넥터를 실험장치의 수구에 연결한다.ㄷ. 색소공급 밸브를 잠그고 색소 액을 약 4/5정도 채운다.ㄹ. 수조에 물이 약간 월유(over flow)되도록 공급하여 수면이 일정하게 유지도록 유량조절 밸브로 조절한다.ㅁ. 색소 공급밸브를 열어 관내에 색소가 흐르도록 한다.ㅂ 유량밸브를 조절하여 색소 액의 상태가 일직선이 되어 흐르면 층류이며 이때의 유량(θ1)을 측정하여 기록한다.ㅅ. 계속하여 유량밸브를 열어 색소 선이 일직선에서 흔들리기 시작하면 상임계 레이놀즈수에 해당되며 이때의 유량(θ2)을 측정하여 기록한다.ㅇ. 계속하여 유량밸브를 열면 색소선이 완전이 흐트러져 난류이며 이때의 유량(θ3)을 측정하여 기록한다.ㅈ. 계속하여 유량밸브를 충분히 열어 완전한 난류가 되도록 한다.ㅊ. 유량밸브를 서서히 닫아 색소선이 일직선이 되기 시작하면 하임계 레이놀즈수에 해당되며 이때의 유량(θ4)을 측정하여 기록한다.ㅋ. 수조내의 온도를 확인하여 기록한다.ㅌ. 의의 과정을 반복하여 실험한다.※ 주의사항① 실험관로를 통한 유출량이 급수량보다 지나치게 많거나 적으면 월류관이 제 기능을 발휘하지 못하여 실험 탱크 내의 수위가 일정하게 유지되지 않는다. 따라서 실험관로를 통한 유량이 달라질 수 있으므로 유출량에 따라서 급수량을 적당히 조절한다.② 실험관로 내의 유량이 너무 급히 변하지 않도록 유량조절 밸브의 작동을 조금씩 조절한다.③ 착색액을 넣은 병의 마개를 막아두어 실험관내 흐름보다 크게 착색액이 흘러들어 가지 않도록 한다.8) 실험결과(실험실 온도: 16.7 ℃, 수조 내 물의 온도: 15.6 ℃)구 분(층류)(하임계)(상임계)(난류)시간(sec)16.3611.46.053.83유량(ml)417484505730Q(m3/s)2.55?10-54.32?10-58.35?10-51.91?10-4V(m/s)0.07020.1190.2300.526레이놀즈수*************936< 층류 >< 하임계 >< 상임계 >< 난류 >9) 관련된 계산식관의 직경(D) = 0.0215,(밀도) = 998.9183(kg/m3)(동점성계수)= 1.14798× 10-6()(점성계수)= 1.14896×10-3(N?s/m2)

공학/기술| 2006.04.20| 7페이지| 1,500원| 조회(732)

레이놀즈수, 점성, 유동가시화, 층류, 유체의 흐름

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