2020 Reynolds Number 결과

목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion

본문내용

1. Abstract
관을 지나는 유체를 관찰하여 흐름 형태인 층류, 전이 영역, 난류를 육안으로 확인하고 그에 따른 레이놀즈수와의 관계를 이해하는 실험이다.
유속을 조절하여 각각 난류, 층류, 전이 영역이라 판단되는 지점에서 비커에 물이 담기는 시간을 측정하여 부피유속을 구하였다. 그 과정에서 층류는 평행하게, 난류는 난잡하게 흐르는 것을 확인하였다. 부피유속을 이용하여 실험적 레이놀즈수를 계산하고 이론값과 비교해보고 오차 요인을 분석해보았다.

2. Experiment
실험을 시작하기에 앞서 Reynolds Apparatus에 물을 채웠다. 지난 실험 때 물을 배출하는 관이 손상되어 제 역할을 할 수 없었으므로 관을 분해하였고, 그에 따라 장치에 구멍이 존재하게 되었다. 구멍을 통하여 물이 새면 실험 진행에 차질이 생기므로 얇은 판과 자석으로 구멍을 막아주었고, 물이 다 찼을 때 구멍을 통하여 새지 않는지 확인해주었다.
유체의 흐름을 관찰하기 전에 유체가 흐르는 관에 불순물(잔여 잉크 등)과 공기방울이 존재할 수 있으므로 물을 충분히 흘려보내어 관 내부를 깨끗이 하였다. 너무 많은 양의 잉크를 흘려보내면 유체의 흐름에 방해가 될 수 있으므로 잉크 밸브를 열어 흐르는 잉크의 양을 조절하였다.
먼저 가장 확인하기 쉬운 난류부터 실험하였다. 유량을 파악하기 위하여 1L 비커에 약 500ml의 물이 담길 때까지의 시간을 측정하였고, 비커에 담긴 물을 매스실린더에 옮겨 담아 부피를 정확히 확인하여 기록하였다. 재현성을 높이기 위하여 5회 반복 시행하였다.
전이 영역의 확인은 층류, 난류에 비해 힘들다고 판단하여 난류 실험 후 유속을 줄여 층류의 흐름을 관찰하고, 5회 반복한 결과값의 평균을 이용하여 유량을 구하였다. 이후 속도를 조금씩 높여 전이 영역이라고 판단되는 영역을 찾고, 동일하게 유량을 구해주었다.

참고 자료

2020 단위조작이론 및 실험1 실험노트, 2. Reynolds Number
2020 단위조작이론 및 실험1 예비세미나, 2조_Reynolds_Number
윤도영, 윌키스의 화학공학유체역학, 사이플러스, p.121-132, 2020
서명교 외 2인, 화공단위조작. 대웅, p.53-58, 1997
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