[자연과학] 유체역학 실험 - 벤츄리미터 실험(벤츄리미터관를 통해 비압축성 유체가 흐를 때 유량을 직접 측정하고, 베르누이 방정식을 이용하여 이론적으로 예측한 값과 비교)

1. 서론

1) 실험목적

수평으로 놓인 벤츄리미터관를 통해 비압축성 유체가 흐를 때 유량을 직접 측정하고, 베르누이 방정식을 이용하여 이론적으로 예측한 값과 비교하여 본다.

2) 이론 및 배경

벤츄리미터
베르누이 정리를 응용하여 관속의 유량을 측정하는 계기. 관의 중간을 가늘게하고 그 전후에 직립관을 세워 그 액면의 차로 물의 유량을 측정하는 장치이다.
벤츄리 유량계는 일반적으로 주조하여 만들고 표준설계의 성능을 만족하도록 허용공차가 작게 기계 가공한다. 그 결과 벤투리 유량계는 무겁고, 부피가 크고, 값이 비싸다. 목에서부터 하류인 원추형의 디퓨저 단면에서는 압력회복이 아주 잘 된다. 그러므로 전체 수두손실이 작다. 벤투리 유량계는 내부형상 때문에 자정기능이 있다. 벤투리 유량계의 유량계수는 Reynolds수가 높을 때 0.980-0.995 범위의 값을 가진다는 것을 실험자료에서 알 수 있다. 따라서 C〓0.99에서Reynolds 수가 높을 때 약 ± 1% 오차범위 내에서 질량유량을 측정할 때 이용될 수 있다. 오리피스 판, 유동노즐, 그리고 벤투리에서 발생되는 모든 압력강하는 유량의 제 곱에 비례한…(생략)

①유체는 비압축성이어야 한다.

②압력이 변하는 경우에도 밀도는 변하지 않아야 한다.

③유선이 경계층(boundary layer)를 통과하여서는 안 된다. (베르누이 방정식은 점성력(viscous force)이 존재하는 경우에는 적용할 수 없다.)