고려대학교 기계공학실험II 점성측정실험 결과보고서

목차

1. Data Sheet
2. 결론 및 고찰
A. 점성계수 값 비교
B. 점성계수 비교 graph
C. 미지의 액체의 판별 (값 이용)
D. 항력과 양력
E. 점도계(viscometer)
F. 본 실험에서 배운 이론과 관련된 기기에 대한 설계 개선 방안을 제안하시오.
G. 밀도, 비중, 비중량, 점성계수(점도)에 대해 조사
H. 동일 유체, 동일 직경 및 밀도의 강구에 대해 낙하속도를 변화시키는 방법을 항력의 관점에서 고찰
I. dynamic viscosity와 kinematic viscosity의 차이에 대해 조사하고, kinematic viscosity와 thermal conductivity, diffusivity의 공통점에 대해 조사

본문내용

A. 점성계수 m값 비교

4번의 실험을 통해 구한 피마자유의 점성계수는 실제 이론값과 비교했을 때 약 10%의 오차율을 보였다. 오차 원인으로는 우선 강구를 낙하시켜 종단속도에 이를 때까지의 거리가 생각보다 짧아 종단속도에 도달하기 전에 측정을 시작하여 오차가 발생했다고 볼 수 있다. 또한 낙하시간을 재는 과정에서 구의 직경이 커질수록 정확한 시간을 측정하기가 어려웠는데 직경 7.95mm의 강구를 사용했을 때에는 낙하시간이 약 4~5초 밖에 되지 않아 오차가 더 크게 발생하였다.

C. 미지의 액체의 판별 (값 이용)

실험을 통해 구한 미지 유체의 점성계수 결과의 평균이 12.0845였으며 실험온도인 섭씨 20.3도에서 이를 만족하는 미지의 유체를 table상에서 찾아보면 글리세린이라고 판단할 수 있다. 또한 피마자유에서보다 낙하시간이 더 길었다는 점을 고려한다면 피마자유보다 점도가 더 높다는 것을 직관적으로 알 수 있으므로 이를 통해 피마자유의 점도인 9.806보다 미지 유체의 점도가 더 높은 값이 도출되는 것이 타당하다고 할 수 있다.

D. 항력과 양력

항력은 고체 물체가 정지해있는 유체 내에서 일정한 속도로 움직이거나, 반대로 정지해 있는 고체 주위로 유체가 일정한 속도로 흐를 때 유체가 고체 물체에 작용하는 힘을 의미한다. 고체 물체가 움직이는 경우 항력은 운동방향에 반하는 방향으로 작용하게 된다.
항력은 압력에 의한 압력항력과 유체 점성에 의한 마찰항력으로 구분된다. 물체 주변을 흐르는 유체의 속도가 빠른 경우 유체의 운동에너지가 증가하게 되어 물체의 표면을 따라 흐르지 않고 분리되는 유동박리 현상이 발생한다. 이에 따라 물체 후면 영역은 진공상태가 되고 주변의 유체를 끌어오려는 힘이 작용하여 와류가 발생하게 된다. 이 과정에서 물체의 정면과 후면에 압력차이가 발생하게 되고, 이로 인해 물체 움직임의 반대방향으로 작용하는 항력이 발생하는데 이를 압력항력이라고 한다.

참고 자료

http://www.efluids.com
http://www.aerosente.com/
https://www.grc.nasa.gov
Robert W. Fox, Fluid Mechanics, Ninth Edition, John Wiley & Sons
F.M. White, Fluid Mechanics, Seventh Edition, McGraw-Hill
Russell C. Hibbeler, Fluid Mechanics, Sigma Press
G.J.Shugar, J.T.Ballinger, Chemical Technicians’ Ready Reference Handbook, Third Edition, McGraw-Hill
C.O. Bennett and J.E. Myers, Momentum, Heat, and Mass Transfer, Third Edition, McGraw-Hill
F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, and A.S. Lavine, Fundamental of Heat and Mass Transfer, Sixth Edition, John Wiely & Sons