관로수두손실측정

관로수두손실측정 자료입니다.

1. 실험 목적

2. 기본 이론
1) 직관
2) 곡관
3) 유로부품

3. 실험 방법

5. 결과 및 고찰
1) 직관
2) 곡관

관로수두손실측정
1. 실험 목적
원관을 통해서 유체가 흐를 때 여러 가지 요인에 의해서 수도손실이 발생하게 된다. 이러한 수두손실은 두 가지로 대별되며 관로에서 유체간의 마찰이나 관 벽에서의 마찰에 의한 수두손실이 그 하나이다. 나머지 하나는 관로를 구성하는 곡관, 엘보우(elbow), 밸브, 단면적 변화부, 유출입구 및 기타 관 접속부품 등에 의한 유체의 급격한 속도(크기와 방향) 변화에 따른 부차적 수두손실로 대별된다.
본 실험에서는 관로에서의 정압차이를 측정함으로써 이러한 손실수두를 알아내고자 한다.
2. 기본 이론
1) 직관
직관의 단면에 유체가 충만하여 흐를 때 마찰에 의한 압력손실, P[Pa]은 다음 식을 따른다. (Hagen-Poiseuille 방정식 및 Darcy-Weisbach 방정식)
2) 곡관
곡관에서의 수두손실은 관마찰 뿐만 아니라 박리와 2차유동 등의 생성에서도 기인된다. 따라서 곡관에서의 수두손실 hL[m]은 부차적 손실로 볼 수 있으며 아래 식으로 나타낸다.
여기서 KL은 손실계수이며 90o 엘보우 즉 직각밴드(miter bend)에서는 0.7 ～ 1.5의 값을 가진다. 본 실험에서는 1을 적용한다.
직각 밴드 등의 상당길이 ℓ*[m]는 아래와 같이 정의되며 이 부품에서 유동저항은 직관ℓ*[m]에서의 유동저항과 동일하다는 뜻이다.
여기서 R은 식 (2-4)에서의 이론적 직관 마찰저항이다.
한편 비회전유동의 Bernoulli 방정식과 Newton의 제 2법칙을 적용하면 곡관 유동에서는 아래 식이 성립한다.
윗 식으로부터 곡관의 내측부위의 속도가 외측부위의 속도보다 더 빠름을 알 수 있다.
따라서 Fig. 2-4에 보이는 바와 같이 곡관 외측부위의 정압이 곡관 내측부위의 정압보다 더 높다. 이러한 원리에 의하여 엘보우 유량계(elbow flow meter)가 제작되며 엘보우 통과 유량은 곡관부의 내측 및 외측의 압력이 알려질 때 아래 식으로 표현된다.
여기서 하첨자 o 및 i는 각각 곡관부의 외측 및 내측을 뜻한다. A는 곡관의 단면적이며 C는 유량계수로서 0.56～0.88의 값을 갖는다.

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