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  유체역학실험 | 유량 및 압력 측정 TIP 많은 공학적 문제에 있어서 유동현상의 해석이 꼭 필요하다. 이것을 위해서는 유동의 속도, 유체온도, 압력, 난류 강도 등의 국소적인 성질의 계측과 유량과 질량 등의 적분된 성질, 그리고 전 유동의 가시화 같은 전체적인 성질의 계측이 필요하다. 본 실험에서는 압력 측정을 통한 유량 측정을 통해 유동현상을 이해한다. 벤튜리미터(Venturi meter) 유체가 점점 좁아지는 유로를 통과함에 따라 속도가 증가하게 되며, 결국 벤튜리 목 부분(throat)에서 압력의 차이가 나타나게 된다. 유로의 면적은 목 부분을 지난 후 점차 증가하게 되며 유체의 속도가 다시 줄어들면서 압력 회복(pressure recovery)이 일어나게 된다. 목 부분에서 일어나는 압력의 차이는 유량과 연결지어 생각될 수 있으며,.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 10. 16.

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  유체역학실험 | 베르누이 실험 TIP 1. 유체 유동에 관한 공학적 문제들은 대부분 연속방정식, 베르누이 방정식의 원리를 사용하여 해석할 수 있다. 2. 베르누이 실험에서는 벤투리미터와 피토관의 기능과 원리를 이용하여 측정된 전압, 동압, 정압의 관계로 베르누이 방정식과 정리에 대해 이해하는데 있다. 베르누이 정리 유체역학의 기본법칙 중 하나이며, 1738년 D.베르누이가 발표하였다. 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계를 규정하였다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하다는 법칙에서 유도한다. 예를 들어, 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 10. 5.

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  유체역학실험 | 수력 종합 실험장치 - 원심펌프 TIP 일정한 회전속도로 운전하고 있는 원심펌프에 대하여 각 유량에서의 양정(H), 수동력(Lw), 축 동력(L0) 및 효율(η)을 구하고 성능곡선을 그린다. 실험 방법 1. 실험 준비 1) 전원의 이상 유무를 확인한 다음 탱크에 채운다. 2) 흡입밸브를 전개한 후에 내부의 공기를 배기 코오크를 열어 제거한다. 3) 펌프를 일시 운전하여 수로에 물을 채운 다음 운전을 정지한다. 4) 수로 물을 Weir의 0점 수위까지 배수한 다음 hook gauge를 이용 수위를 측정한다. 2. 실험 과정 1) 송출 밸브를 전개한 후에 펌프가 정상운전 될 때까지 시동한다. 2) 체절상태에서 토출, 흡입압력, 전류, 전압, 역율, 회전수를 측정한다. 3) 송출 밸브를 서서히 열어 Weir에 물이 넘치게 하고 수위가 고정되.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 9. 27.

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  유체역학실험 | 삼각 weir에 의한 유량 측정 TIP 1. 유체역학 실험에 있어서 유량측정은 가장 기본적이며 필수적인 측정 실험이다. 2. 본 실험에서는 비교적 간단한 오리피스 벨츄리관 피토튜브 위어에 의한 유량의 측정 원리 중 3각 weir를 이용한 유량 측정 방법을 실험하는 것을 학습하며 3각 Weir에 의해 유량을 측정하고, Weir와 수두와의 관계를 구하여 유량계수를 산출한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Weir 및 수로 각 부분의 치수를 측정한다. 2) 펌프를 운전하여 수로의 물이 Weir를 약간 넘치게 채운 다음 펌프를 정지 시킨다. 3) 물이 Weir를 완전히 빠진 다음 Weir 저 정점과 수면이 일치된 상태에서 Hook gauge를 이용하여 보조탱크의 수위를 측정하는데 이때 수위가 0점 수두가 된다. 4) 대저울, 초시계, 유량 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 9. 25.

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  유체역학실험 | 수리 실험대 - 삼각위어 TIP 삼각웨어의 수위와 유량간의 관계를 수립하여 웨어의 수두만으로 하천이나 개수로의 유량을 알고 실험 장치를 통해 실제 유량과 이론식에 의한 유 량을 비교함으로써 유량계수(c)를 알아본다. 유량 하천이나 개수로·관속을 흐르는 액체에 대해, 유선과 직각인 단면을 단위 시간 내 에 통과하는 수량을 말한다. 유수의 단면적을 A, 유수의 평균유량을 V라 하면 유 량 Q는 Q=AV로 나타내며, 그 단위는 ℓ/s, ㎥/s, ㎥/일, ㎥/월, ㎥/연 등으로 표시 된다. 실험 방법 1. 실험 절차 1) 하부 저류조 배수밸브를 열어두고 수리실험대의 Control pannel에서 전원 스위 치를 켜 펌프를 작동시킨다. 2) 실험 장치에 유입되는 유량을 확인한 후 유량 조절 밸브를 조절하여 유량을 조 절한다. 3) 실험유.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 9. 20.

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  유체역학실험 | 열전대를 이용한 온도 측정 TIP 온도 측정에 많이 사용되는 열전대의 원리와 특성, 측정방법에 대해 알고, 실제로 열전대로 측정을 해본다. 그리고 측정된 온도를 선형회귀분석을 통하여 측정된 열기전력과 온도의 상관관계를 알아보고, 열전대의 측정오차와 그 원인을 고찰해보는 것이 이 실험의 목적이다. 열전대(Thermocouple) 열전효과를 지닌 재질이 다른 2개의 금속선의 양 끝단을 접속하여 폐회로를 구성하고, 이 양 끝단의 접점에 온도를 다르게 하면 온도차에 의해 폐회로에 열기전력이 발생하여 회로에 전류가 흐르게 되는 것으로, 이 때의 열기전력의 크기를 이용하여 온도를 측정할 수 있다. 온도측정범위, 측정장소(환경), 원하는 정밀도 등에 따라 적당한 소선을 해야 하고, 장시간 연속 사용할 때도 항상 같은 성능을 발휘해야 한다. 실.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 29.

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  유체역학실험 | 유체의 물성치 측정 TIP 유체의 유동을 파악하기 위해서는 유체의 물성치인 밀도와 점도를 알고 있어야 한다. 유체의 밀도를 측정하기 위해 부력의 원리를 바탕으로 하는 비중계라는 기구를 이용하여 밀도를 측정하고, 유체의 점도를 측정하기 위해 세관식 점도계의 원리와 동일하게 제작된 장치를 통해 물과 글리세린의 유동을 임의로 발생시켜 유체의 점도를 간접적으로 측정하여 레이놀즈 수를 계산하고 유동형태와 어떤 관계인지에 대해 고찰하는 것이 목적이다. 유체의 비중(Specific Gravity) 비중은 물질의 밀도에 대한 상대적인 비를 나타낸다. 일반적으로 액체는 1 기압에서 온도가 4 ℃인 물을 기준으로 하고, 기체는 21℃ 공기를 기준으로 한다. 실험 방법 1. 밀도 측정 메스 실린더 내에 채워져 있는 액체에 비중계를 담그고, 비.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 27.

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  유체역학실험 | 유동 가시화 시험 TIP 레이놀즈 수에 따른 유체의 층류, 난류 상태에서 유동가시화 실험 장치를 이용해 유체가 다양한 물체 (원형, 사각형, 타원형 등)를 지날 때 물체의 형상에 따른 물체주위 유동장의 차이를 관찰한다. 유동 가시화 방법에 따른 기법들 1. 정성적인 유동가시화 기법 유동형태(Flow Pattern)를 눈으로 보거나 사진으로 찍어서 관찰하여 유동장의 정성적 정 보를 파악하는 방법 ex) 수소기포법, 연기를 이용한 방법 2. 정량적인 유동가시화 기법 가시화된 유동영상(Flow Image)을 컴퓨터나 비디오카메라를 이용하여 정량적으로 즉, 유체역학적 정보(속도, 압력, 밀도, 온도)를 디지털화 하여 수치적으로 변환 표시하는 방법 ex) Particle Image Velocimetry(PIV), Laser Dop.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 19.

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  유체역학실험 | 유동 가시화 TIP 1. 어떤 물체 주위에 대한 유동의 가시화는 유동 현상을 이해하는데 있어 유익하다. 이와 같은 전체적인 성질의 계측에는 먼저 유선, 유적선, 시간선 등의 개념을 이해하여야 한다. 2. 본 실험에서는 Smoke flow wind tunnel을 이용하여 간단한 몇 가지 형상에 대해 가시화를 수행하여 유동 현상을 이해한다. 유체의 유동특성 1. 유선(Streamline) 유선이란 유체 속도장(fluid velocity field)에 속한 순간 속도 벡터에 접하는 curve를 말한다. 따라서 유선은 각 점에서의 유동(fluid motions) 방향을 나타낸다. Steady flow에서 유선은 시간에 따라 변하지 않고 유체 입자(fluid particles)들은 유선을 따라 움직인다. 그러나 non-ste.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 17.

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  유체역학실험 | 광학기기를 사용한 유동장 측정 TIP 대표적인 광학 계측 장비 중 하나인 PIV를 이용하여 유속 측정을 통해 유동현상을 이해하는 것을 목적으로 한다. 실험 배경 많은 공학적 문제에 있어서 유동 현상을 해석하는 것이 필수적이다. 이를 위해서 유동의 속도계측이 중요하며, 그 측정방법으로 피토관 (Pitot –tube)과 열선(Hot-wire)을 삽입하여 측정하는 방법 및 광학 계측기기를 이용하는 방법 등이 있다. 그러나 대부분의 공학 응용 유동장은 3차원 속도성분 및 박리가 발생하는 복잡한 형태를 보이며, 그로 인해 유동장 내에 센서를 삽입하는 측정은 센서에 의한 유동장 방해가 발생하며 정확한 측정이 어렵게 된다. 따라서 최근의 측정 실험의 경우 대부분 광학 계측 기기를 이용하고 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Water tunn.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 15.

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  유체역학실험 | 풍동 실험 TIP  1. 풍동실험은 상사의 법칙(Similarity law)에 근거를 둔 모형실험을 주목적으로 하는 것이다. 즉 실체물체를 축소하여 모형을 만들고 Reynolds number나 Mach number등의 무차원 수가 실체 경우와 같도록 실험조건을 설정하여 실험을 행하여 실제물체 주위의 유동현상을 규명하는 것을 주된 목적으로 한다. 2. 본 실험에서는 저속 풍동으로 Cylinder를 가로지르는 균일한 비압축성 공기유동을 형성하여 Cylinder 주위에 형성된 압력분포를 측정하여 해당위치에서의 압력계수, 공기유속 그리고 형상항력(Form Drag)을 구하는 것을 실험 목적으로 한다.   실험 방법1. 실험 과정1) 풍동을 작동시킨다.2) Model의 기공들에 이어진 tube등이 manometer에 잘 연.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 3. 9.

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  유체역학실험 | 풍동실험 TIP  공기의 흐름 속에 물체가 놓여 있을 때 물체 주위 공기의 유동 정보를 해석   양력1) 유체 속의 물체가 유체에 의해서 수직방향으로 받는 힘 2) 양력계수(CL)  실험 방법1. 실험 과정1) 풍동 내부에 실험 모형을 설치하고 피토관을 풍동 내부의 정중앙(홈의 안쪽면 기준으로 깊이 : 250㎜, 홈의 바닥 기준으로 높이 : 200㎜)에 설치 2) 피토관의 정압 튜브를 마노미터의 (-)에 연결하고 다른 쪽 튜브를 마노미터의 (+)에 연결 3) 주파수를 맞추어(예 : 40㎐) 실험 속도 설정(FUNC → △▽ → FUNC → RUN) 4) 마노미터의 MANUAL, = 상태에서 영점 조정 5) 공기가 빠져 나가는 쪽의 문을 열고 풍동 ON 6) 마노미터의 READ, ㎧ 상태에서 공기의 유속 측정 7).. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 3. 6.

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  유체역학실험 | 원심펌프 성능실험 TIP 기계적 에너지를 유체에 전달하는 장치인 펌프에 대하여 효율을 측정함으로써 펌프에 대한 구조와 원리들을 이해하고, 펌프의 운전 특성을 파악한다. 일정한 회전속도로 운전하고 있는 펌프에 대해서 각 양수 량에서의 양정H, 수마력Lw , 축마력Ls 및 효율을 구하고 유량에 대한 관계를 비교하여 그 특성을 이해하고 펌프의 성능곡선을 그려 펌프의 성능특성을 파악한다. 원심 펌프 압력작용에 의하여 액체나 기체 등의 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 기계장치이다. 원심펌프의 원리 원심펌프는 한 개 또는 여러 개의 임펠러를 밀폐된 공간 내에서 회전시킴으로 발생하는 원심력을 이용해 액체의 펌프작용, 즉 액체의 수송 작용을 하거나 압력을 발생시키는.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 12. 25.

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  유체역학실험 | 원심펌프 성능실험 펌프는 기계적 에너지를 주어서 유체 에너지를 얻는 장치로서 그 중 원심 펌프는 70%를 점하는 중요한 장치이다. 일정한 회전 속도로 운전하고 있는 원심펌프에 대해서 각 양수 량에서의 수두(H), 수동력(Lw), 축동력(Ls) 및 효율을 구하고 유량에 대한 관계를 비교하여 그 특성을 이해하고 펌프의 운전 성능을 검토하고 나아가 동작 물질(물)을 수반하는 유체 기계의 제반 성질을 이해하는데 그 목적이 있다. 그리고, 최고 효율점의 유량, 수두, 회전수를 기초로 하여 비교 회전도를 계산할 줄 안다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 전원의 이상 유무를 확인한 다음 탱크에 물을 채운다. 2) 흡입밸브를 전개한 후에 내부의 공기를 배기 코크를 열어 제거한다. 3) 펌프를 일시 운전하여 수로에 물을 채운다음 운전을 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 12. 22.

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  유체역학실험 | 펌프 성능 실험 TIP 원심펌프에서 유량변화에 따른 양정(H), 수동력(LW), 축동력(LS) 및 효율(η)을 구하여, 성능곡선(H-Q, LS-Q, η-Q)을 구하고, 최고 효율점의 유량 양정, 회전수로부터 비속도를 계산함으로서 펌프의 성능특성을 파악하는데 실험의 목적이 있다. 양정 양정(H)는 서로 다른 높이에서 각각의 수두의 차이을 말한다. 운동에너지계수 (α)는 파이 프의 층류유동에서 α= 2.0 이다. 하지만 운동에너지의 변화가 에너지방정식의 중요한 항 들에 비하여 대개 작기 때문에 파이프 유동 계산에서 거의 대부분 α= 1 이라는 근사를 사용한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 저수조에 물을 채운 후 펠톤터빈 송출밸브 ➆을 잠근 후 모든 밸브를 개방한다. 2) 펌프에 전원을 준 후 펌프가 작동하는가를 확인한다.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 12. 14.

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  유체역학실험 | 관로 마찰 실험 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. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 장치의 오른.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 10. 13.

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  유체역학실험 | 관로 마찰 실험 TIP 관로 마찰 실험 장치를 이용하여 관내 유동 특성을 이해하고 관의 마찰계수와 이음의 손실계수, 유량계의 토출계수를 구해보고 레이놀주수와의 관계를 파악하고자 한다. 관내 유동에 대한 이론적 고찰 관내의 유동은 벽에서 점성에 의해 경계층이 발달되어 관의 중심으로 성장하게 된다. 이러한 경계층이 관의 중심까지 성장하게 되면 이 후에는 관로내 유동의 속도 분포가 더 이상 변화하지 않는다고 가정하게 되는데 이를 완전 발달된 유동(Fully developed flow)이라고 한다. 입구에서부터 완전 발달된 유동이 발생하는 위치까지의 거리를 입구길이(Entrance length)라고 한다. 관의 직경이 d인 경우, 층류유동인 경우에서 입구길이는 약 60d 근처이고, 난류유동인 경우는 대략 10d～40d 정도로 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 10. 7.

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  유체역학실험 | 제트에 의한 충격 압력을 받는 유체의 흐름으로부터 기계적인 일을 얻는 방법 중의 하나가 바로 고속의 제트가 미치는 압력을 이용하는 것이다. 물 제트(water jet)는 터빈(turbine)의 바퀴(wheel)에 달려있는 날개(vane)를 치게 된다. 날개의 표면에 의해 물 제트의 방향이 바뀌게 되면 분사된 유체에는 운동량(momentum)의 변화가 발생하게 되고 이 운동량의 변화량만큼 날개는 물리적인 힘을 받게 된다. 이 운동량의 변화량이 바로 충격량이고, 날개가 받은 충격량으로 인해 터빈이 회전하면서 기계적인 일을 하게 된다. 이 동력은 발전기에 의해 다시 전기에너지로 변환하게 되는 것이다. 이와 같이 제트의 충격 원리를 이용하여 발전하는 수차(water turbine)는 90%의 효율로 약 10만 kW 이상의 출력을.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 8. 10.