괿�로 마찰, 관내 마찰 , 손실 측정 및 손실계수 실험 보고서

[1] 실험 목적
비압축성 유체의 관내유동에서 점성에 의한 기계적 에너지손실을 구하기 위해 마찰계수를 Moody선도를 이용하여 구하고 속도, 파이프특성과의 관계식을 이용하여 에너지손실을 구하여 실제 유동의 에너지손실 값과 비교할 수 있다. 이를 통해 난류유동의 에너지손실과 여러 값들과의 관계에 대해 이해할 수 있고 유량계의 원리에 대해 이해할 수 있다.

[2] 실험 이론
1) 관내 유동
관내의 유동은 입구에서 충분히 떨어진 위치에서는 파이프 벽면에서 발달한 경계층이 관 중심에 도달하면서 유동은 완전히 점성유동이 된다. 중심의 비점성영역이 사라진 이후에는 속도 형상은 거의 변하지 않게 된다. 거리 x가 증가해도 속도형상이 변하지 않을 때, 유동은 완전 발달되었다(fully developed)고 한다. 입구에서부터 완전히 발달된 유동이 발생하는 위치까지의 거리를 관 입구길이(entry length)라고 한다.

<중 략>

관내를 흐르는 유동은 마찰(유체 점성에 의해 발생되어 영향이 관 내부로 확산)로 인하여 모멘텀을 잃게 되며 결과적으로 압력 손실이 발생한다. 따라서, 유체를 이송하기 위해 설치된 배관 시스템은 이러한 손실을 보상해 줄 수 있는 만큼의 에너지를 공급하는 동력원이 필요하게 된다. 대표적인 동력원은 펌프나 압축기왿� 같은 장치를 들 수 있다. 관에서 일어나는 손실을 일반적으로 크게 두 가지로 분류한다. 이는 에너지 손실의 주 원인이 마찰에 기인하는 주손실(major loss)과 형상에 의한 압력 손실이 주원인이 되는 부손실(minor loss)이다. 그러므로, 주손실은 길이가 긴 직관에서 주로 발생하고 부손실은 배관의 이음들(fittings)과 밸브 등에서 발생이 되는 손실이다. 또한 배관시스템 에는 유량 측정창치가 설치되기도 한다. 압력차를 이용한 차압 유량계에는 오르피스, 노즐, 벤츄리 유량계가 있다. 이 유량계들은 유동의 상류왿� 최소면적 위치(throat)에서의 압력차를 측정하여 이론적인 비압축성, 정상 베르누이방정식을 이용하여 이론적 유량을 계산한다.