기계공학실험 | 유체압력과 밀도측정

 

 

 

TIP

 

 

유체란 고체에 비해 형상이 일정하지 않아 변형이 쉽고 자유로이 흐를 수 있는 액체와 기체 등을 총칭하는 말이다. 우리는 이 유체의 압력과 속도 그리고 밀도 등을 측정할 수 있는 원리와 베르누이 방정식을 통해 거리에 따라 달라지는 압력 값을 알아내기 위해 유체실험을 할 것이다.

 

 

 

베르누이 법칙

베르누이 법칙은, '유속의 변화에 따라 분자의 에너지 분배가 달라졌을 때 속도와 압력이 어떤 관계에 있는지'를 보여주는 정리이다. 입자의 속도가 변해서 에너지가 한쪽으로 쏠렸을 때, 속도와 압력이 어떤 연관성이 있는지를 베르누이의 정리를 통해서 알 수 있다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합은 항상 일정하다는 내용이다.

 

그러나 이 법칙이 적용되는 것은 점성을 무시할 수 있는 이상유체가 규칙적으로 흐르는 경우에만 한정되고, 실제의 유체에 대해서는 적당히 변형된다. 이 정리에 의하면 유체의 흐름 내에서는 유속이 빠를수록 정압이 낮고, 유속이 느릴수록 정압이 높아지므로 정압을 측정하면 유속을 알 수 있다. 이러한 원리를 유량계에 적용한 것이 차압식 유량계이다.

 

 

피토관

국부속도를 측정할 수 있다. 중심이 같은 2중 원통으로 되어있으며, 외관의 끝 부분에는 흐름에 수직으로 작은 구멍이 뚫려있다. 따라서 내관에서는 유체 운도의 동압, 외관에서는 정압을 측정하도록 되어있고 이것을 각각 마노미터의 두 끝에 연결하여 압력차를 읽을 수 있다. 흐름의 속도구배가 있을 경우 피토관의 위치에 따라 동압이 변하므로 그 부분에서의 국부속도만을 측정할 수 있다.

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실험 방법

1. 실험 과정

피토관을 이용하여 10～50㎝의 거리에서의 압력 값을 측정한 후 측정된 값을 베르누이 방정식을 활용하여 유체의 속력을 구한다. (정확한 데이터 값 측정을 위해 각 거리마다 두 번씩 측정한다.)

 

 

 

 

[기계공학실험]유체압력과 밀도측정 레포트