유체역학 (53) – 점도의 측정

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유체역학

2. 점도의 측정

2.1) 점도의 정의

점도는 유체의 내부 마찰력을 나타내며, 유체의 흐름 저항 정도를 측정하는 데 사용됩니다.

2.1.1) 점도 측정 방법

  • 회전 점도계: 회전하는 원판 또는 실린더를 사용하여 유체의 점도를 측정합니다.
  • 컵 점도계: 특정 크기의 구멍을 통해 유체가 흐르는 시간을 측정하여 점도를 결정합니다.
  • 유리관 점도계: 유리관을 통해 유체가 흐르는 시간을 측정합니다.

2.1.2) 동적 점도 계산 공식

\( \mu = \frac{\tau}{\dot{\gamma}} \)

  • μ: 동적 점도 (Pa·s)
  • τ: 전단 응력 (Pa)
  • ˙γ˙​: 전단 변형률 속도 (1/s)

2.2) 점도 측정의 중요성

  • 점도 측정은 윤활유, 페인트, 제약 및 화학 산업에서 중요합니다.
  • 유체의 흐름 특성과 열 전달 성능을 이해하는 데 필요합니다.

예제 문제 및 풀이

예제 1

문제: 유리관 점도계를 사용하여 특정 오일의 점도를 측정했습니다. 오일이 유리관을 통과하는 데 45초가 걸렸고, 같은 조건에서 물이 통과하는 데는 5초가 걸렸습니다. 물의 점도가 1 cP (1 mPa·s)일 때, 오일의 점도를 계산하시오.

풀이:

\( \mu_{\text{oil}} = \mu_{\text{water}} \times \frac{t_{\text{oil}}}{t_{\text{water}}} \)

\( \mu_{\text{oil}} = 1 \times \frac{45}{5} \)

\( \mu_{\text{oil}} = 9 \, \text{mPa}\cdot\text{s} \)

따라서 오일의 점도는 9 mPa·s입니다.

예제 2

문제: 회전 점도계에서 측정한 전단 응력이 0.5 Pa이고, 전단 변형률 속도가 100 1/s일 때, 유체의 동적 점도는 얼마인가요?

풀이:

\( \mu = \frac{\tau}{\dot{\gamma}} \)

\( \mu = \frac{0.5}{100} \)

\( \mu = 0.005 \, \text{Pa}\cdot\text{s} \)

따라서 유체의 동적 점도는 0.005 Pa·s입니다.


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