교축 유량계를 이용한 유량측정 실험

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실험

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1. 실험목적
유체 유동의 유량을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있다. 유동관로 내부에 유동방해물을 설치하고 이 방해물 전후방에서 나타나는 압력차를 측정하고 이를 이용하여 유량을 얻어내는 교축유량계(obstruction devices)가 제작 및 설치가 용이하여 가장 널리 사용되고 있다.
본 실험에서는 오리피스, 벤츄리 등 다양한 유동 방해물을 사용하여 관로 내부의 유량을 측정하고, 이를 관로 출구에서 피토관을 이용하여 측정된 출구 속도분포에서 계산되어진 유량값과 비교 관찰하는데 목적이 있다. 또한 급확대, 급축소 및 엘보우 등에서 나타나는 압력손실을 측정하여 관로유동에서 나타나는 에너지 관계식을 이해하는데 목적이 있다.
2. 실험 이론
2.1 유량측정의 원리
- 유동 관내에 오리피스, 벤츄리관, 또는 유동노즐 등과 같은 교축장치를 설치하고, 교축장치 전후에서 나타나는 압력 차가 정치를 통과하는 유량에 비례하는 것을 이용해 유량을 결정한다.
- 교축장치 전방과 후방 사이에 연속방정식과 비압축성 베르누이의 정리를 이용하여 식을 전개한다.
베르누이 방정식과 연속 방정식은 다음과 같다.
베르누이 방정식
연속 방정식
앞의 베르누이 방정식을 압력차에 대하여 정리한다.
연속방정식 을 위식에 대입하면,
여기서 이미 가정된 비 점성 유동에 대한 단면2에서의 이론적인 속도 는,
로 나타내고 이론적인 체적유량 은 다음 식과 같이 주어진다.

참고 자료

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