1. 실험목적
본 실험은 뉴턴 유체의 하나인 물이 관을 통과하여 흐를 때, 오리피스미터에 의한 유량측정원리를 이해함으로써 오리피스 상수를 구하고 이것을 통해 선속도 및 유량이 Reynolds 수와의 관계를 알아보고 거칠은 관의 압력손실을 측정하여 Reynolds 수와 마찰계수사이의 관계를 비교분석하는 것을 목적으로 하는 실험이다.
2. 이론
2.1. 오리피스미터
오리피스를 통과한 유체의 선속도 는 다음과 같은 식에 의해 표시된다.
∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙[Eq. 1]
여기서 는 오리피스 상수, 는 오리피스 직경 대 파이프 내경의 비, 와 는 오리피스 입구 및 출구에서의 압력, 는 유체의 밀도를 나타낸다. 오리피스에서의 Reynolds 수는 다음 식에 의해 계산된다.
∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙[Eq. 2]
여기서 는 오리피스 직경, 는 유체의 점도이다. 가 30,000이상에서는 는 에 관계없이 거의 일정한 값인 0.61을 갖는다. 오리피스에서의 선속도 를 알면 파이프를 흐르는 유량 은 다음 식에 의해 계산된다.
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[1] 서정목외 6명, “화학공학실험”, 3rd 공주대학교출판부, 59-61(2005). [2] Warren L. McCabe, Julian C. Smith, and Peter Harriott, “Unit Operation of Chemical Engineering”, 6th McGraw-Hill, Singapore, 83-85, 120-121(2001).
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