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Intro ......

 

관부속품, 도시의 가스관 기름을 공급해주는 송유관 등이 바로 이 예이다. 수두손실은 파이프 방향과는 무관하다.... 이 식을 질량유량으로 나누고 정리하면 이 된다.. 예를 들어, 가스 등의 유체가 단면을 채우고 흐르는 관을 말하며, 우변은 기계적 에너지가 원하지 않는 열에너지 와 열전달 에 의한 에너지 손실로 비가역적으로 전환됨을 나타낸다.. 실생활에서 이러한 손실을 계산하는 것은 매우 중요하다.공학 업로드 유체역학 - 관로마찰 실험 등록 [공학] 유체역학 - 관로마찰 실험(2). 함수 형식으로 나타내면 차원 해석법을 적용하면 다음과 같은 상관 관계식을 얻을 수 있다. 따라서 . 이러한 이유로 우리는 이번에 관로에서 생기는 부 손실, 그리고 유체 점성계수 에 따라 결정되는 것으로 알려져 있다.. 하지만 위 식에 평균속도를 도입하면 편리하며 적분기호를 없앨 수 있다. 2.. 우리는 이러한 에너지 손실 항을 단위무게당 전 에너지 손실로 규정하고 기호 를 사용하여 나타낸. , 단면적이 일정한 덕트 내의 완전 발달된  ......

 

 

Index & Contents

공학 업로드 유체역학 - 관로마찰 실험 등록

 

[공학] 유체역학 - 관로마찰 실험(2).hwp (File).zip

 

 

공학 업로드 유체역학 - 관로마찰 실험

 

[공학] 유체역학 - 관로마찰 실험

 

1. 서론

 

관로(管路)는 물, 가스 등의 유체가 단면을 채우고 흐르는 관을 말하며, 도시의 가스관 기름을 공급해주는 송유관 등이 바로 이 예이다. 하지만 실제로 사용되는 가스관, 송유관 등을 볼 때 그 관로는 수많은 엘보우와 이음들에 의한 부 손실이 생길 뿐 아니라, 관로사이에서의 마찰에 의한 주 손실이 생기게 된다. 실생활에서 이러한 손실을 계산하는 것은 매우 중요하다. 예를 들어, 송유관으로 석유를 공급할 때, 관로에서 생기는 손실을 정확히 계산하지 못한다면, 서로의 이해관계에 문제가 생기기 때문이다. 이 밖에도 관로의 마찰을 정확히 계산하지 않으면 많은 문제가 생기게 된다. 이러한 이유로 우리는 이번에 관로에서 생기는 부 손실, 주 손실에 대해 실험해 보기로 한다.

 

2. 이론

A. 에너지 방정식으로 손실항 계산

()

가정 : (1)

(2)

(3) 정상유동

(4) 비압축성 유동

(5) 입구과 출구에서의 내부에너지와 압력은 모두 균일하다.

이러한 가정 하에 에너지 방정식은 다음과 같이 단순화 되었다.

 

 

점성유동에서 단면에서의 속도가 균일할 수 없기 때문에, 입구와 출구에서의 속도가 균일하다고 가정하지 않았음에 유의하라. 하지만 위 식에 평균속도를 도입하면 편리하며 적분기호를 없앨 수 있다. 이를 위해 운동에너지계수(kinetic energy coefficient)를 정의하면 다음과 같다.

의 정의를 사용하여 에너지방정식은 다음과 같이 쓸 수 있다.

이 식을 질량유량으로 나누고 정리하면

 

이 된다. 이 식에서 좌변은 입구/출구 사이에서의 단위질량당 기계적 에너지의 차와 같고, 우변은 기계적 에너지가 원하지 않는 열에너지 와 열전달 에 의한 에너지 손실로 비가역적으로 전환됨을 나타낸다.

우리는 이러한 에너지 손실 항을 단위무게당 전 에너지 손실로 규정하고 기호 를 사용하여 나타낸다. 따라서

 

...................................(1)

 

단면적이 일정한 파이프 내에 완전히 발달된 유동에서 전 에너지 손실 는 마찰효과에 기인한 주손실 과 입구, 관부속품, 면적의 변화 등에 의해 야기되는 부차적 손실 의 합으로 이루어진다.

 

A. 주 손실 : 마찰계수

 

(1) 식에서 총 수두손실을 계산할 수 있다. 단면적이 일정한 파이프 내의 완전 발달된 유동에서 이며, 이므로, (1) 식은 다음과 같이 된다.

 

또한 파이프가 수평이면 이므로, 위식은 다시

 

으로 쓸 수 있다. 따라서 주 손실은 단면적이 일정한 수평 파이프의 완전히 발달된 유동에 대한 압력 손실로 나타낼 수 있게 된다.

수두 손실은 마찰효과에 의하여 기계적 에너지가 열에너지로 변환되는 에너지를 나타내므로, 단면적이 일정한 덕트 내의 완전 발달된 유동에 대한 수두손실은 단지 덕트를 통과하는 유동의 상세한 특성에 따라서만 결정된다. 수두손실은 파이프 방향과는 무관하다.

실제 난류유동에서는 압력강하를 해석적인 방법으로 구할 수 없기 때문에 실험적 결과에 의존해야 하고, 실험데이터를 서로 연관시키기 위해 차원해석법을 이용한다. 단면적인 일정한 수평 파이프의 마찰에 기인하는, 압력강하는 파이프 직경D, 파이프 길이 L, 파이프 거칠기 e, 평균속도 , 유체밀도 , 그리고 유체 점성계수 에 따라 결정되는 것으로 알려져 있다. 함수 형식으로 나타내면

 

차원 해석법을 적용하면 다음과 같은 상관 관계식을 얻을 수 있다. 상관 관계식은

이고,

이고 ,이 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

 

주손실의 압력강하 식에 대입하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.

 

실험에 의하면 무차원 수두 손실은 에 비례하고, 주손실을 운동에너지에 대해 무차원화 시키면

이다.

미지함수 를 마찰계수 로 정의할 수 있다. 그 결과 은 다음 식

로 나타낼 수 있다.

 

즉, 〓 이다. 이 식을 토대로 와 값을 이용하여 Moody 선도로부터 찾은 이론마찰계수 와 실험을 해서 구한 를 이용하여 실험마찰

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