자연과학 자료실 실험보고서 - 제트임팩트 실험 다운로드

자연과학 자료실 실험보고서 - 제트임팩트 실험 다운로드

문서.zip

자연과학 자료실 실험보고서 - 제트임팩트 실험

[자연과학]실험보고서 - 제트임팩트 실험

1. 실험개요

(1) 실험의 목적

물의 분류(water jet)가 반구형 깃(bucket)에 부딪힐 때 발생되는 힘(충격력)을 측정하고,이
를 분류의 운동량의 변화량과 비교해 봄으로서 충격량-운동량의 원리에 대한 이해를 도모하고
자 한다. 또한 깃의 형태를 변화시켜 물의 분류가 평판 깃(plate)을 칠 때 생기는 충격력도
측정하고, 반구형 깃일 때와 차이를 비교해 봄으로써 충격량-운동량 원리에 대한 이해를 더
심화하여 알아보고자 한다.
압력을 받고 있는 유체로부터 기계적인 일을 얻는 방법중의 하나가 바로 고속의 jet가 미치
는 압력을 이용하는 것이다. 이 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가
되도록 하는 것이다. 물의 분류(water jet)는 통상 turbine 바퀴에 달려있는 일련의 날개(van
e)를 치게되며 이 충격력으로 인해 turbine은 회전하면서 기계적인 일을 하게되며, 이는 발전
기(generator)에 의해 다시 전기에너지로 변환된다. 이와 같이, 유체의 힘 전달 방법과 원리
를 이해하는 것이 이 실험의 목적이다.

☞ 분류충격의 예.
- 압력을 이용하여 유체를 가속.

◀ 분류충격력이 turbine 바퀴에 달려있는 일련의 날개를 치게된다. 분류의 힘이 적절하지 않으면 낮 은 효율을 발생하거나 터빈을 손상시킬 수 있다.

- 유체기계
◀ 펠톤수차 : 물을 제트(jet) 형태로 분사하여 모멘트의 변화를 축 동력화 할 수 있다.

- Process의 설계
◀ 분류충격을 받는 부분의 형상과 유입각을 고려하여 설계해야 한다.

2. 실험이론

압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법은, 그 압력을 이용하여 유
체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(Jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터어
빈(turbine)의 깃을 치게 되고 이 유체력(충격력)으로 인해 터어빈은 회전하면서 기계적인 일
을 하게된다.
(1) Newton의 운동방정식

( m〓constant )



(2) 에너지 보존 법칙


( S 〓 노즐과 깃 사이의 간격 )

1) 유량


2) 노즐에서의 속도
( A 〓 노즐의 단면적 )

3) 충격력(F)



- 모멘트를 이용한 충격력(유체력) 측정 -



그림2.1 초기 수평자의 F.B.D. 그림2.2 실험중 수평자의 F.B.D.

(a:스프링까지 길이, b:무게중심까지 길이, c:추의 중심까지 길이, Δc:추의 거리변화 길이,d:깃 중심까지 길이)
(Mg:수평자 자중, kx:스프링의 탄성력, mg:추의 무게)
(3) 역적-운동량의 방정식

노즐로부터 분사되는 수맥방향인 축에 대해 대칭인 평판 깃에 유속 로
의 충격을 분류가 가한 후 의 각도로 전향되면서 유속이 가된다고 가정하자. 여기서 노즐에서 분사되는 속도를 , bucket에 부딪치는 속도를 라 하자. 날개를 치기 전후의 수맥의 고도차와 정수압차는 아주 작으므로 거의 무시하면 날개를 향해 방향으로 유입하는 물의 운동량은 이며, 날개를 떠나는 물의 흐름이 가지는 운동량의 방향 성분은 이다. 운동량 보존의 법칙으로 충격전후의 운동량의 변화율이 충격량과 같음을 의미하므로



깃으로써 평판을 사용할 경우 B〓90° 로 가정할 수 있으므로


한편, 반원형 깃을 사용할 경우에는 B〓180° 로 가정할 수 있으므로 다음과 같아진다.



진술한 바와 같이 Jet가 날개를 치기 전후의 수맥의 고도차와 정수압차를 무시할 때 의
최대치는 가 되므로 반원형 깃이 받는 최대 충격력은


이다.
Jet의 는 중력의 감속으로 인하여 노즐에서의 속도보다 작다.
따라서 는 에너지 보존의 법칙을 이용하여


자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11063934&sid=sanghyun7776&key=



[문서정보]

문서분량 : 7 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 자연과학 자료실 실험보고서 - 제트임팩트 실험
파일이름 : [자연과학]실험보고서 - 제트임팩트 실험.hwp
키워드 : 자연과학,실험보고서,제트임팩트,실험,자료실
자료No(pk) : 11063934