화학공학 실험 - 관을 통한 유체 흐름

화학공학 실험 - 관을 통한 유체 흐름

1. 목 적
뉴튼유체가 관을 통하여 흐를 경우 압력 손실, 마찰 계수를 구하고 관 부속품들의 상당길이를 측정하며 유량 측정에 사용되는 오리피스 미터의 보정방법 등을 이해한다.

2. 이 론
① 수평관에서의 마찰 손실
정상 상태에서의 기계적 에너지 수지식으로부터

여기서,
이 식과 실험식으로부터 측정한 ∆P값으로부터 f를 계산한다. 이때 ∆P는 마노미터로 측정한다.

② 관 부속품들의 상당길이
관 부속품들에는 엘보우, 글로브밸브, 게이트 밸브, 스트레이너 등과 확대, 축소 등이 있게된다. 각 관 부속품에 대한 ∆P를 마노미터로 측정하여 그 부속품들이 설치된 수평관 의 길이에 해당하는 양을 계산한다.

③ 오리피스미터
관에 설치된 오리피스미터에 대해서 다음의 관계가 성립한다.

여기서, m[g/s], [오리피스 계수], [오리피스 단면적, ], [관 단면적, ], , ∆P[gf/
따라서 ∆P를 측정하여 m을 구하고 실제 관에서의 m과 비교한다.

④ 벤츄리미터
벤츄리미터의 경우에도 오리피스미터와 동일한 식이 적용된다. 단, 계수 의 차이가 생기게 된다. 따라서 벤츄리미터의 ∆P를 측정하여 m을 구하고, 실제 측정된 m과 비교한다.

3. 실험장치
․ 그림 1의 유동실험장치
․ 초시계
․ 마노미터관
․ 메스실린더

그림. 유체 마찰 손실 실험장치
표. 유체 마찰 손실 실험장치의 사양

4. 실험방법
① 수리 실험대의 커플링 입구호스를 연결한다. 그리고 모든 밸브를 완전히 열어 놓는다.
② 수리 실험대의 전원 콘센트를 220V에 연결하고 펌프기동 스위치를 ON 한다.
③ 각 관로 중 실험하고자 하는 라인의 밸브와 유량 조절 밸브 (1-1)만 남기고 나머지 밸브는 모두 잠근다.
④ 유량 조절 밸브로 알맞은 유량을 조절하고, 실험라인의 밸브로서 라인의 유량을 조절하여 실험을 행한다.
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