[화학공학] 유체 마찰손실 실험 보고서

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레포트 > 공학계열
2007.10.28
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소개글

[화학공학] 유체 마찰손실 실험 보고서에 대한 자료입니다.

■ 실험제목

■ 목 적

■ 이 론
● 직관에서 유체의 표면마찰손실
● 연속의 법칙과 베르누이정리
● 흐름단면의 급격한 확대로 인한 마찰손실
● 흐름단면의 급격한 축소로 인한 마찰손실
● 관이음쇠와 밸브류에 의한 마찰손실
● 유량측정장치에 의한 마찰손실

■ 실험기구 및 방법

■ 결과 및 고찰

■ Reference

본문내용

■ 목적
Newton fluid가 관을 통하여 흐를 때의 압력 손실, 마찰 인자를 구하고 관 부속품들의 상당길이를 측정하여 유량 측정에 쓰이는 office meter의 보정과 유체의 흐름과 그에 따른 도관과의 마찰을 이해하고 이로부터 유체마찰 손실을 구한다.
■ 이론
● 직관에서 유체의 표면마찰손실
관벽의 경계층에서 발생되는 마찰을 표면마찰(skin friction)이라 하며 경계층이 분리되어 후루(wake)가 형성되어 일어나는 마찰을 형태마찰(form friction)이라 한다. 유체가 직관내를 흐를 때 나타나는 압력손실은 표면마찰 때문이다.
유체의 흐름이 난류인 경우, 압력손실은 다음의 Fanning 식으로 계산된다.
: Fanning equation --------------------(2-1)
여기서 f를 Fanning 마찰계수라 하며, 난류의 연구에서 특히 중요하다.
= -------------------------------------(2-2)
층류흐름에서 마찰계수와 Reynolds 수의 관계는
-------------------------------------------------(2-3)
따라서, 유체의 흐름이 층류일 때는 다음의 Hagen-Poiseuille 식으로도 계산할 수 있다.
: Hagen-Poiseuille equation --------------(2-4)
난류 유동에 대한 곧은 관에서의 마찰 손실에 관한 주제를 다루는 가운데 Fanning의 마찰인자라 불리는 정의는 보편적인 것이 아니다. 흔히 정의되는 또다른 마찰 인자는 Moody의 마찰 인자이다. 마찰 인자를 Reynold수에 대하여 도시한 그래프를 흔히 볼 수 있고, Fanning과 Moody의 마찰 인자를 구분하는 것은 중요하다. 하지만 마찰 인자 도표에 “Fanning" 과 “Moodyning"를 구분하여 표시하지 않는다. 만약 Reynold수가 아주 작은 경우에 층류영역이 f=16/Re에 해당되면, f를 사용하는 Fanning의 도표를 얻을 수 있다. 반면에 Reynold수가 작은 영역이 f=64/Re에 해당되면, Moody의 도표를 얻을 수 있다.
모든 문제가 매끈한 관을 가정했지만, 실제 관은 표면이 거칠고, 이와 같은 거칠기가 마찰 손실을 증대시킨다. 그림은 표면 거칠기의 효과를 포함하는 Fanning의 마찰 인자 도표이다. 표면 거칠기 인자는 평균 거칠기와 관의 직경의 비인ρ/D이다. 실제 사용되는 상업적인 강철관의 경우, 관의 직경의 수 ㎜에서 0.5m의 영역에서, 거칠기

참고문헌

1. 단위조작 / Mc cabe. Smith Harriot / Mc Graw Hill / 2005. 3.30 / P287～288
2. 열전달과 응용 / KIRK D. HAGEN원리 / 동명사 / 1999. 8. 10 / P20～22, P626～632
3. 열전달 / Yanus. A. Cengal / Mc Graw Hill / 2003.12.25 / P58～59

#손실 #베르누이 #화공 #열 #유체

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