1. 실험 목적
벤추리 효과는 유체가 막힌 관을 따라 흐를 때, 선속도는 증가하고 에너지 보존법칙에 의해 압력은 감소하게 되는 것이다. 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 이에 관한 식을 유도해낼 수 있고, 실험을 통하여 이를 확인하고 계산해본다. 유량 및 유속 측정에 유용한 기기의 사용법을 익히고, 유체흐름에 대해서도 이해할 수 있다.
2. 실험 이론
(1) Venturi meter
[ Assumption ]
① 유체는 미소구간 내의 압력변화를 무시할 수 있는 비압축성 유체이다.
② 축일(Shaft Work)은 없다.
③ 정상상태의 흐름이다.
④ 유량계는 수평흐름이다.(Horizental Flow)
⑤ 파이프 내에 마찰손실이 없다.
⑥ 완전 발달 흐름이다.(Fully Turbulent Flow,난류)
가정에 의해 위 식은
로 쓸 수 있고, 그러므로
연속방정식 이므로,
where,
이 식을 대입하여 정리하면
에 대해 정리하면
위 식은 마찰이 없는 비압축성 유체에 잘 들어맞는다. 작은 값이지만 마찰손실을 고려하여 실험인자 (Venturi Coefficient, )를 도입하여 수정하면,
위 식을 이용하여 부피유량을 계산하여 낼 수 있다.
(2) Pitot Tube 피토관은 유선에서의 국부속도를 측정하는 기구이다. 축일이 없는 평행흐름을 가정했을 때, 비압축성 유체에 대한 Bernoulli 식은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Where, : 국부속도
마찰손실을 무시하고 국부속도에 대하여 정리하면 아래 식으로 정리된다.
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2013.04.15
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