[기계공학 실험 결과레포트] 충격량-운동량 실험 결과레포트
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분야
hwp2. 실험목적
3. 이 론
4. 실험장치 및 방법
(1)장치
(2) 실험방법
5. 실험결과
① 반구형, 평판형 깃에 대한 힘을 구하시오.
② 각각의 깃에 대한 실험계수를 구하시오.
③ 반구형 깃과 평판형 깃 사이에 관계그래프를 규명하시오.
6. 토의 및 고찰
1.실험제목 : 충격량-운동량 실험
2. 실험목적
압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유츌해 내는 한 방법은, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃으로 향하게 되고, 깃에 부딪힌 분류의 운동량의 변화 즉 충격량으로 인해 발생된 힘에 의해서 터빈은 회전하게 된다.
본 실험에서는 물의 분류가 평판형 깃 혹은 반구형 깃에 부딪힐 때 발생되는 힘을 측정하고, 이를 분류의 운동량과 비교해 봄으로써 충격량-운동량원리에 대한 이해를 도모하고자 한다.
3. 이 론
X축에 대해서 대칭인 깃에 X-방향으로 유속이 u0인 유체가 질량유동을 m'으로 분사되어 깃에 의하여 X축과 B의 각을 이루며 u1의 속도로 나간다. 이 때 깃에 가해지는 X방향의 힘 Fx는 충격량-운동량원리에 의해 와 같이 된다.
만일 깃이 평판인 경우(B=90도)에는 가 되고, 깃이 반구형인 경우(B=180도)에는
으로 된다. 이 때 깃에서의 압력과 높이의 변화를 무시하고 에너지손실이 없다고 가정하면 u1=u0가 되므로 반구형 용기에 가해지는 힘의 최대치는 가 된다.
4. 실험장치 및 방법
(1)장치
본 실험은 유체역학 실험대 위에 분류 실험 장치를 올려놓고 실시한다.
수조의 물은 펌프에 의해 끌어올려져서 유량 제어 밸브를 거쳐 실험대에 공급된다.
실험대 아래에는 계측수조가 놓여 있고, 실험에 사용된 물은 플랜지와 짧은 관을 거쳐 계측수조로 내려온다.
계측수조의 물은 출구밸브를 통해 아래 수조로 흘려보낼 수 있으며, 출구밸브는 수조밖에 있는 손잡이로써 개폐가 가능하다. 또 계측수조에는 오버플로우 관이 준비되어 있다.
계측수조는 지렛대의 일단에 핀으로 지지되어 있고, 지렛대의 타단에는 계측용 추를 올려놓을 수 있도록 되어 있어 계측수조내의 물의 중량을 측정할 수 있도록 되어 있다.
유체역학 실험대의 펌프로부터 공급된 물은 수직관을 지나 테이퍼가 져 있는 노즐을 통하여 평판형 혹은 반구형 깃에 분사된다. 노즐 및 깃은 투명한 플라스틱 원통에 들어 있고, 원통의 아래에는 물을 유체역학 실험대의 계측수조로 보내기 위한 출구관이 붙어 있다. 또 원통의 하단에는 노즐의 분류방향을 정확히 깃의 중심에 향하도록 조정해 주는 조정나사가 붙어있다. 또 도시한 바와 같이 깃은 지렛대에 고정되어 있어서 깃에 가해지는 힘은 추를 이동하여 측정할 수 있다. 그리고 지렛대의 수평을 정확히 맞추기 위한 톨리가 있다. 실험장치의 주요 치수는 다음과 같다.
정성껏 쓴것이니 참고하시길 바랍니다~
