[실험레포트] 이동현상실험 - 베르누이 실험

1. 목적

유량 및 유속의 측정에 유용한 Venturi-Meter, Pitot Tube 등의 사용법 및 원리를 이해함으로써 실제 공정상의 유체흐름에 대하여 이해한다.

2. 이론

⑴ Venturi Meter
차압식 유량계의 일종인 Venturi 유량계는 관로 일부분의 단면적을 축소시켜 유속과 압력과의 크기가 바뀌게 되는 원리를 이용하여 관의 단면 축소 전후 압력의 차이를 측정함으로서 유속과 유량을 측정한다.

[ Assumption ]
① 유체는 미소구간 내의 압력변화를 무시할 수 있는 비 압축성 유체이다.
② 축일(Shaft Work)은 없다.
③ 정상상태의 흐름이다.
④ 유량계는 수평흐름이다.(Horizental Flow)
⑤ 파이프 내에 마찰손실이 없다.
⑥ 완전 발달 흐름이다.(Fully Turbulent Flow : )

가정에 의해 식은

로 쓸 수 있고, 그러므로
연속방정식 이므로,

where,
앞의 두가지 식들을 대입하여 정리하면

에 대해 정리하면

위 식은 마찰이 없는 비 압축성 유체에 엄격히 들어 맞는다. 작은 값이지만 마찰손실을 고려하기 위하여 실험인자 (Venturi Coefficient)를 도입하여 수정하면,

위 식을 이용하여 부피유량을 계산하여 낼 수 있다.

⑵ Pitot Tube

피토관은 유선에서의 국부속도를 측정하는 기구이다. 축일이 없는 평행흐름을 가정했을 때, 비 압축성 유체에 대한 Bernoulli 식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

Where, : 국부속도

마찰손실을 무시하고 국부속도에 대하여 정리하면 아래 식으로 정리된다.

....

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