유체역학및열전달 chapter 2. fluid statics and its...

부산대학교현규유체역학및열전달 1

부산대학교 화공생명공학부현 규 (Kyu Hyun)

유체역학및열전달

Chapter 2. Fluid statics and Its Applications

부산대학교현규

Chapter 2. Fluids Statics and Its Applications

유체역학및열전달 2

• Fluid mechanics• 단위 조작의 기본 분야, 관, 펌프에서의 유체이동, 교반, 반응,

열전달, 확산, 물질전달 등 분리 조작의 기초• 공장이나 산업에서의 연속공정의 핵심• “Engineering science dealing with the behavior of fluids”

• Fluid statics (유체 정역학)• treats fluids in the equilibrium state of no shear stress (전단력)

• Fluid dynamics (유체 동역학)• treats fluids when portions of the fluid are in motion

• Incompressible fluids (비압축성 유체) – density are constant (liquids)• Compressible fluids (압축성 유체) – density changes are significant

(gas)


Example (Real Process)


• LCD 유리기판제조 (삼성코닝정밀유리)• 퓨전공법(Fusion Process)

-The 퓨전 공법의 첫 단계는 원재료들이 용해된균질의 무결점 상태의 유리 합성물에 혼합되면서부터 시작됩니다. 용해된 유리 용액은"아이소파이프(Isopipe)"라 불리는 장비의 홈통으로주입되고, 홈통 입구의 양쪽으로 넘칠 때까지채워집니다. 양쪽으로 넘친 유리 용액들은연속적인 한 장의 평탄한 유리를 만들기 위해 바닥부분에서 다시 결합(Fusion)됩니다. -퓨전 공법으로 제조되는 기판 유리는 공기 중에서성형 되기 때문에 성형 도중 흠집이 나거나손상되지 않습니다. 이렇게 생성된 기판유리의표면은 그 특성이 변질되지 않고 매끄러워 별도의연마 공정을 필요로 하지 않습니다.


2.1 Hydrostatic Equilibrium


Pressure = p+dp

Za

Zb

Area = S

Density = ρ

Pressure = pZ

dZ

Pressure = p+dp

Pressure = p

• 정지유체의 압력 : 높이에 따라 다름, 지면과 평행한 단면에서는동일

• 유체의 작은 부피에 작용되는 힘이 균형 (모든 힘의 합은 0)을이루지 않으면 “유동”이 존재

0=\å iF




• Head of a liquid (액체의 높이압): the relationship between pressure and the height of a column of liquid

)(/ headZgpZ == r




• Barometric equation (기압 방정식)

)()/ln( abab

Z

Z

p

p

ZZRTgMpp

ZdRTgMdp

pb

a

b

a

--=

-= òò1




• Rotating Centrifuge (원심분리기)

l 회전속도가 아주 빨라서

중력이 원심력에 비해서 무시할

수 있을 정도로 작을 때

r2

r1

rr+dr

b




• Rotating Centrifuge (원심분리기)


2.2 Applications of fluid statics


• Manometers


Example 2.1


• Pressure drop across an orifice

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