[공학] 수리학실험 - 벤츄리 미터실험

벤츄리 미터실험 1. 실험목적 본 실험의 목적은 베르누이 방정식 및 이와 관련하여 유체유동 중에 일어나는 에너지 손실, 즉 역학적 에너지 손실 등에 대한 개념을 이해하는데 있다. 비압축성 유체의 경우 단위질량의 유체가 가지는 압력 에너지, 속도 에너지의 합은 항상 일정하며 이것을 베르누이 방정식이라고 한다. 본 실험은 베르누이 방정식을 이용하여 벤츄리 미터의 단면적 변화에 따른 수두변화를 측정하여 에너지 손실 및 유량의 크기에 따른 유량계수를 결정한다. (벤츄리 미터에 흐르는 유량을 예상하고 유량계수를 이용하여 실제 유량을 계산하는데 있다. 흐름은 점축소부와 목부 및 점확대부를 통하여 이루어지고, 목부의 단면은 주관로의 단면보다 작아 유속은 증가하고 압력은 강하하게 되는데, 이 압력 강하량을 측정하여 간접적으로 유량을 측정한다. 2. 실험 기본원리 관로계 내에 에너지 손실이 없다고 가정하면 베르누이 방정식이 성립한다. 따라서 벤튜리미터의 모든 위치에서의 에너지 합은 같으며, 그림 1에서 피에조미터(1), (4) 그리고 임의의 위치 (n)에서의 각각에 에너지 합은 같다. 이를 식으로 표연하면 식 [1]과 같다. `그림 1` 벤튜리미터 [1] 식 [1]에서 벤튜리미터는 수평인 상태로 실험을 하므로 는 제거 되며, , , 을 수두로 표연하면 이 된다. 따라서 [2] 이 되며, 연속 방정식에서 [3] 가 되므로 식 [3]을 식 [2]에 대입하여 정리하면 [4] 가 된다. 따라서 벤튜리미터에 흐르는 유량 는 [5] 가 된다. 그러나 벤튜리미터 내의 압력손실로 인하여 실제의 유량은 계산 유량보다 작으며, 식 [6]과 같이 유량계수 C를 대입함으로써 실제유량과 가까운 값을 구할 수 있다. C의 값은 두 단면사이의 압력수두 차이를 측정함으로써 구할 수 있으며, 계기의 종류나 유량 크기에 따라 약간의 차이는 있으나 대략 0.93~0.98의 값을 가지는 것으로 알려져 있다. 또한, 벤튜리계의 축소부, 목부 및 확대…
또한, …