실험레포트 분류충격실험

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[실험레포트] 분류충격실험.hwp

본문 1. 실험제목 분류 충격 실험 2.실험 목적 압력을 받는 유체의 흐름으로부터 기계적인 일을 얻는 방법 중의 하나가 바로 고속의 분류(JET)가 미치는 압력을 이용하는 것이다. 물 제트(JET)는 통상 터빈 바퀴에 달려 있는 일련의 날개(Vane)를 치게되며 충격력으로 인해 터빈은 회전하면서 기계적인 일을 하게 되며 이는 발전기(Generator)에 의해 다시 전기에너지로 변환된다. 이와 같은 분류충격의 원리를 이용하여 발전하는 수차(water turbine)는 90% 이상의 효율로 약 10만 KW 이상의 출력을 발생시킬 수 있도록 제작되고 있다. 본 실험에서는 물제트가 금속으로 만든 평판 폭은 반구형 컵을 칠 때 생기는 충격력을 측정하여 이를 운동량의 변화율과 비교함으로써 역적-운동량의 원리를 고찰하고자 한다. 그림 분류 충격기 그림 분류 충격기(옆 단면) 3. 관련이론 위의 그림과 같이 노즐로부터 유량 Q kg/s , 유속 V m/s 인 유체가 X축 방향으로 분사 되어 평판을 충격하고 X축과 β각도로 기울어져 분출될 때 Vane에 V m/s 의 속도로 진행 된다고 가정한다. 날개를 치기 전후의 유체의 속도차와 정수압차는 아주 적으므로 거의 무시하면 날개를 향해 X방향으로 유입하는 수맥의 운동량(moment)은 QVcosβ이다. 역학적-운동량의 원리란 충격전후의 연동량의 변화율이 바로 충격량과 같음을 의미하므로 즉 X축 방향의 Vane에 가해진 힘 F는 운동변화량과 같으므로 F = Q(V-Vcosβ) 1)평판일 경우 β=90˚ 이며, cosβ=0 이다. 따라서, F=QV 이다. 2)반구형일 경우 β=60˚ 이며, cosβ=-0.5 이다. 3)반구형일 경우 β=45˚ 이며, cosβ=-0.7071 이다. 4. 실험방법 1) 본체의 수평을 수평계로 맞춘다. 2) 펌프를 돌려 물을 순환 할 수 있게 한다. 3) 추를 올려놓기 전 눈으로 영점 세팅을 해놓는다. 4) 추를 레바에 올려놓고 펌프의 힘을 이용하여 기준점을 측정자의 0점에 맞춘다. 5) '0'점이 맞춰진 상태에서 저울을 제로 세팅 한 후 호스를 배수구에서 저울쪽 으로 옮긴 다. 6) 저울로 물이 흘러들어가는 시간을 측정한다. 7) 일정한 질량이 되면 다시 배수구로 호스를 옮긴다 8) 저울에 남아있는 물의 측정한다. 9) 위의 실험을 7회 반복한다. 10) 평판을 반구형으로 교체 한 후 위의 실험을 똑같이 7번 반복한다. 5. 실험장치 및 기구 실험장치는 유량을 측정하기 위한 저수조 위에 분류를 발생시키기 위한 노즐과 힘을 받는 판이 들어 있는 본체와 판에 작용하는 힘을 계측하기 위한 지색대 등으로 구성되어 있다. 노즐의 직경 : 10π 노즐출구와 날개까지의 거리 : 40mm 측정추의 무게 : 0.1㎏f2 0.04㎏f3 0.02㎏f3 0.01㎏f5 6. 관련수식 유량(Q) = 주조의단면적×물의높이 시간 속도(V) = 유량(Q) 노즐의 단면적 날개를 칠때 유속V은 중력에 의한 감속 때문에 노즐 구경유속 V보다 작으며 다음과 같다. V²=V²-2gs 이론값 : 추의 무게×중력가속도(9.81) 단면적(A) : πd²/4 나중속도(V) : √V²-2gs 퍼지는 속도 : V×cosβ 7.실험결과 1) 평판 일때 단면적(A) 직경(m) 거리(m) 밀도(p) 중력가속도(g) 추의무게(kg) 0.2 이론값 1.962 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 1 17.400 44.270 -1.976 0.393 5.106 5.029 2 10.800 28.450 -1.842 0.380 4.932 4.851 3 3.500 8.530 -2.157 0.410 5.330 5.256 4 13.050 34.000 -1.883 0.384 4.986 4.907 5 30.000 78.320 -1.876 0.383 4.976 4.897 6 20.900 52.190 -2.053 0.400 5.202 5.126 7 35.200 86.350 -2.128 0.408 5.296 5.221 　 　 힘의평균 -1.983 　 　 　 추의무게(kg) 0.050 이론값 0.4905 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 1 21.650 97.360 -0.611 0.222 2.889 2.750 2 21.350 96.760 -0.602 0.221 2.866 2.726 3 5.000 23.145 -0.575 0.216 2.806 2.663 4 11.800 53.615 -0.598 0.220 2.859 2.718 5 15.250 69.515 -0.594 0.219 2.850 2.709 6 18.050 73.300 -0.757 0.246 3.199 3.074 7 17.500 86.720 -0.498 0.202 2.622 2.467 　 　 힘의평균 -0.596 　 　 　 추의무게(kg) 0.060 이론값 0.5886 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 1 29.200 113.570 -0.828 0.257 3.340 3.220 2 21.900 84.250 -0.847 0.260 3.377 3.259 3 26.150 100.840 -0.843 0.259 3.369 3.250 4 26.600 103.320 -0.830 0.257 3.345 3.225 5 28.050 109.010 -0.829 0.257 3.343 3.223 6 28.550 110.750 -0.833 0.258 3.349 3.230 7 28.250 109.880 -0.828 0.257 3.340 3.220 　 　 힘의평균 -0.836 　 　 　 추의무게(kg) 0.120 이론값 1.1772 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 1 25.400 74.020 -1.499 0.343 4.458 4.369 2 28.200 82.330 -1.494 0.343 4.450 4.361 3 27.700 81.520 -1.469 0.340 4.414 4.324 4 27.700 81.320 -1.477 0.341 4.425 4.336 5 29.400 86.060 -1.486 0.342 4.438 4.349 6 28.700 84.000 -1.486 0.342 4.439 4.349 7 24.100 70.150 -1.503 0.344 4.463 4.374 　 　 힘의평균 -1.489 　 　 　 2) 곡면 일때 (β=60˚ 이며, cosβ=-0.5) 단면적(A) 직경(m) 거리(m) 밀도(p) 중력가속도(g) 0.0000770 0.0099 0.04 1000 9.81 추의무게(kg) 0.05 이론값 0.4905 　 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 퍼지는속도(V1cos60) 1 16.050 143.425 -0.193 0.112 1.454 1.153 0.576 2 11.600 102.230 -0.201 0.113 1.474 1.178 0.589 3 11.400 99.900 -0.203 0.114 1.482 1.189 0.594 4 8.700 73.140 -0.226 0.119 1.545 1.266 0.633 5 9.600 81.520 -0.220 0.118 1.530 1.247 0.624 6 13.150 112.320 -0.217 0.117 1.521 1.236 0.618 7 6.400 56.050 -0.204 0.114 1.483 1.190 0.595 　 　 힘의평균 -0.209 　 　 　 　 추의무게(kg) 0.060 이론값 0.5886 　 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 퍼지는속도(V1cos60) 1 17.000 95.450 -0.571 0.178 2.314 2.137 1.069 2 18.600 102.930 -0.589 0.181 2.348 2.174 1.087 3 18.150 100.650 -0.587 0.180 2.343 2.169 1.084 4 21.750 120.950 -0.583 0.180 2.336 2.162 1.081 5 19.400 108.660 -0.574 0.179 2.319 2.144 1.072 6 16.300 89.450 -0.600 0.182 2.367 2.195 1.098 7 21.500 119.840 -0.580 0.179 2.331 2.156 1.078 　 　 힘의평균 -0.583 　 　 　 　 추의무게(kg) 0.12 이론값 1.1772 　 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 퍼지는속도(V1cos60) 1 20.200 83.040 -1.107 0.243 3.160 3.033 1.517 2 19.800 81.230 -1.112 0.244 3.167 3.040 1.520 3 15.900 65.750 -1.093 0.242 3.142 3.014 1.507 4 17.900 74.040 -1.093 0.242 3.141 3.013 1.507 5 22.600 92.990 -1.105 0.243 3.157 3.030 1.515 6 23.950 97.530 -1.129 0.246 3.190 3.065 1.532 7 18.850 76.070 -1.150 0.248 3.219 3.095 1.547 　 　 힘의평균 -1.109 　 　 　 　 추의무게(kg) 0.200 이론값 1.962 　 　 　 　 　 질량(kg) 시간(s) 힘(N) 유량(Q) 초기속도(V) 나중속도(V1) 퍼지는속도( 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 실험, 이론값, 평균, 시간, 무게, 추의무게