[유체공학]Pipe-Orifice 실험 예비&결과리포트
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분야
hwp2. 원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. Data 분석
6. 결과
Bernoulli 방정식을 응용하여 유량을 측정하는 과정을 이해하고 이를 이용하여 Pipe Orifice 계수(C)를 구해보자.
2. 원 리
오리피스(Orifice)란 유체의 흐름의 중앙 단면을 축소하여 놓은 개구부이다. 오리피스의 기하학적 특성과 유체의 성질을 알면 오리피스를 유량 측정에 사용할 수 있다. 아래그림과 같이 예언 오리피스(sharp-edged pipe orifice)를 통과하는 흐름을 살펴보자. 지속적으로 유선이 오리피스 관의 직하류에 밀집하는 것을 볼 수 있다. 따라서 최소 단면적은 오리피스의 면적보다 실제로 더 좁다. 제트의 수축 단면, 즉 vena contracta라고 부르는 최소 단면적과 오리피스의 면적의 비인 수축 계수(contraction coefficient)는 다음과 같이 정의한다.
그러면, 원형 오리피스의 경우
와 는 같으므로 이 된다. Reynolds수가 낮은 값이면, 는 Reynolds의 함수이다. 그러나 Reynolds 수가 높을 때에 는 오리피스의 형상만의 함수이다. d/D가 0.3 미만이면, 는 약 0.62의 값이 된다. 그러나 d/D가 0.8로 커지면 는 약 0.72로 커진다.
그림의 단면 (1)과 (2)에 Bernoulli 방정식을 적용하여 오리피스의 유량을 구하는 식을 유도하면 다음과 같다.