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[단위조작實驗보고서]관 마찰계수

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작성일 23-02-11 16:27

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Re대 f의 곡선을 결정하고 나면 어떤 유량에서 어떤 관 내 의 마찰손실도 식 (3)으로부터 계산할 수 있다 현재의 논의는 속도분포가 완전히 발달되었거나 길이방향을 따라서 균일한 “긴”관에 국한한다. 따라서 직경(D)이 넓어지면 마찰계수(f)는 작아진다. 이러한 마찰의 손실의 예측은 유체역학에서 중요한 문제 중의 하나이다.

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[단위조작實驗보고서]관 마찰계수

하류로 갈수록 이 영역은 성장하고 속도분포도 역시 변한다. 속도분포가 거리에 무관해지면 압력구배 도 역시 상수가 될 것이다. 함수 f는 마찰계수라고 부른다. 그것은 매우 복잡한 문제이다.

마찰손실이란, 상대 운동을 하는 두 물체 사이에, 마찰이 일어나 줄어드는 운동 에너지를 통틀어 이르는 말인데, 유체가 관내를 흐를 때 관 내면에 닿는 유체의 분자는 상호간, 혹은 유체와 관 벽과의 마찰로 인해 유체가 갖고 있는 에너지의 일부가 소모된다 이를 마찰손실이라 한다.

설명

마찰손실이란, 상대 운동을 하는 두 물체 사이에, 마찰이 일어나 줄어드는 운동 에너지를 통틀어 이르는 말인데, 유체가 관내를 흐를 때 관 내면에 닿는 유체의 분자는 상호간, 혹은 유체와 관 벽과의 마찰로 인해 유체가 갖고 있는 에너지의 일부가 소모된다. 속도분포와 유사하게 압력구배도 입구영역에서 변한다. 이 경우에 대하여 결정된 마찰계수는 각 단면에서 유동이 급격히 변하는 관 입구 부분이나 가 속항 이 무시될 수 없는 유동에는 적용할 수 없다. 큰 유체 탱크가 일정한 지름의 긴 관에 연결되어 있으며 탱크에 압력이 작용하여 정상유동을 일으킨다.

다. 관 입구 근처에서 유동은 오랫동안 점성의 influence을 받지 않았으므로 속도분포는 벽 전단으로 인하여 감속되는 벽 근처 영역을 제외하고는 관을 가로질러 비교적 일정하다. 이러한 질문에 접근하기 위하여 다음의 실험상황을 고려한다. Reynolds 수 Re는 일반적으로 mean or average(평균) 속도 V와 관 직경 d 및 동점성계수로 계산된다된다.

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어떤 관을 지나는 유체 유동에서 관을 따라 두 위치에서 압력이 축정된다면 유동 방향으로 압력이 감소되는 것을 알 수 있다 이런 압력감소는 관 벽에 대한 유체의 마찰에 의하여 야기된다된다. 관에서의 마찰 문제는 일반적으로 실험적으로 해결되어야 한다. 이를 마찰손실이라 한다. 여기서 Re가 커지면 f는 작아지게 된다된다. Re에 대한 f의 실제 의존성은 실험으로부터 결정된다된다.

함수 u*는 이전의 논의에 따르면 관 유동을 특성 짓는 적절한 Reynolds 수에 여전히 의존한다.

여기서 f는 f(Re)이다. 그러나 결국 속도분포는 더 이상 거리에 따라 變化하지 않으며 u*=u*로 표현되는 평형분포가 확립된다된다.
마찰계수 f 는 레이놀즈 수에 influence을 받는데 여기서 속도가 일정하다고 가정 하에 직경(D)이 커지면 레이놀즈 수가 커지게 되고 레이놀즈 수가 3000~3×106인 범위인 난류에서 마찰계수는 란 식으로 구할 수 있게 된다된다.

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