분야
hwp1.실험 목적
2.실험 이론
3.실험 기구
4.방법 및 유의사항
5.실험 결과
6.결과값의 고찰
7.고찰 및 평론
8.참고 문헌
Reynols Number
1. 실험 목적
- 유체가 관을 통해 흘러갈 때 흐름 형태에 따른 영향을 이해한다.
- 층류(Laminar Flow)와 난류(Turbulant Flow)의 흐름 형태를 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악한다.
- 평균유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 기존의 f-NRe 그래프와 비교함으로써 Reynolds 수와 흐름형태(층류, 난류, 전이영역)의 상관관계를 연구한다.
- Reynolds Number를 명확히 이해한다.
2. 실험 이론
-유량 : 관 속으로 유체가 흐를 경우 흐르는 방향에 직각인 임의의 단면을
간에 흐르는 유체의 양
-평균유속 : 유량을 유로의 단면적으로 나눈 값
-임계속도 (Critical Velocity) :
-층류(Laminar Flow) 또는 점성류(Viscous Flow)에서 유속이 점점 빨라짐에따라 난류 (Turbulent Flow)로 전이되는 지점의 속도
⑴ 유체의 유속
직경이 D인 원형 관에서 부피유속을 흐름의 단면적으로 나누면 평균유속을 구할 수 있다.
(1-1)
where,
: 유량 [ ]
: 유로의 단면적 []
: 평균 유속 [ ]
: 관의 내경 [ ]
중심부분에서는 최대속도와 평균속도 사이에 대체로 다음과 같은 관계가 성립한다.
따라서, 평균 유속은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(1-2a)
(1-2b)
⑵ 레이놀즈 수 ( Reynolds Number )
유체의 흐름상태는 유로의 모양과 유체의 성질에 따라 달라진다. 원관에 유체가 흐를 경우 관의 내경과 평균유속, 유체의 밀도와 점도로서 나타낼 수 있으며 다음과 같이 레이놀즈 수(Reynolds Number, )를 정의한다.
(1-3)
where,
레이놀즈 수는 차원이 없는 수(dimensinless number)이다. 단위계만 통일되면 같은 값이 얻어진다. 매끈한 원관(κ = 0)인 경우 레이놀즈 수가 2100보다 적으면 층류를 이루고, 4000이 넘으면 완전난류, 그리고 2100 ～ 4000에서는 전이영역을 나타낸다. 이 영역을 임계영역이라 하며 일 때의 유속을 임계속도라 한다. 이를 정리하면 다음 표와 같다.
Table 1-1. 흐름종류에 따른 Reynolds Number의 변화
- 화공현상실험 (단국대학교 공과대학 화학공학과)
- 단위조작 (WARREN L.MCCABE 저)