침강분석에 의한 입자크기 분석 예레

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 방법
4. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
침강 입도분석의 원리를 이해하고 Andreasen pipette를 통해 입자 크기와 분포를 측정한다. stokes 방정식을 통해 입자 크기와 질량과의 관계를 파악하고, 최종적으로 적산분포를 통해 실험값을 나타내는 실험이다.

2. 바탕 이론
1) 유체 내부에서 침강하는 입자의 일차원 운동
유체에 함유된 밀도가 큰 입자가 중력 혹은 원심력의 작용으로 인해 이동하는 현상인 침강에는 이상적 침강인 자유침강과 오차원인을 일으키는 간섭침강이 있다. 입자가 유체 용기의 벽과 인접 입자로부터 충분한 거리에 있어 흐름형태에 영향을 받지 않는 침강을 자유침강이라 하고, 입자가 흐름 형태에 영향을 받게 되면 간섭침강이라 한다.
침강하는 입자에 작용하는 힘은 아래 Figure.1과 같이 중력(Gravity force), 부력(Buoyancy force), 항력(Drag force)이 3가지이다.

- 중력(Gravity force, )
중력이란 지구가 지구 중심으로 물체를 끌어당기는 힘으로 특정 질량을 가진 두 개의 물체가 서로를 끌어당기는 힘으로도 정의한다. 식으로 나타내면 아래와 같다.

- 부력(Buoyancy force, )
정지유체 속에 잠겨 있거나 혹은 떠있는 물체에 작용하는 표면력(surface force)의 결과로부터 수직방향으로 받는 힘을 말한다. 부력의 크기는 물체의 체적에 해당하는 유체의 무게, 즉 물체가 차지한 유체의 무게와 같다고 할 수 있다.

Figure.4를 해석하면 물체 표면의 작은 면적 윗부분에 작용하는 압력은 이고 그 아랫부분에서 작용하는 압력은 이다. 위 물체에 작용하는 힘(dF)은 의 압력과 의 압력 차이고, 식으로 표현하면 다음과 같다.

- 항력(Drag force, )
유동속도의 방향과 같은 방향의 저항력을 항력이라 하고 점성에 의한 항력과 압력에 의한 항력의 합이 전항력의 크기이다. 다시 말해 항력은 “물체가 흐르는 방향의 반대 방향으로 작용하는 힘”이다.

참고 자료

James O. Wilkes 저, Fluid Mechanics for Chemical Engineers, 2nd, p204~210
Chrisite J. Geankoplis, 화공단위조작, 대웅, p890~897, 901~902 (1997)
3학년 1학기 ‘단위조작 및 실험’ 실험노트