소개글
"화학공학응용"에 대한 내용입니다.
목차
1. 유동층 실험
1.1. 실험 목적 및 개요
1.2. 실험 이론
1.3. 실험 장치 및 재료
1.4. 실험 방법
1.5. 실험 결과 및 분석
1.6. 실험 결과에 대한 고찰
1.7. 결론
2. 액체 밀도 실험
2.1. 실험 목적
2.2. 실험 이론
2.3. 실험 장치 및 재료
2.4. 실험 방법
2.5. 실험 결과 정리 및 분석
3. 흡착 실험
3.1. 실험 목적
3.2. 실험 이론
3.3. 실험 장치 및 재료
3.4. 실험 방법
3.5. 실험 계산
4. 참고 문헌
본문내용
1. 유동층 실험
1.1. 실험 목적 및 개요
이 실험은 유동층 실험을 통해 고체 입자와 유체의 흐름을 관찰하고, 유동화 현상을 이해하는 것을 목적으로 한다. 실험을 통해 측정된 실험값을 이용하여 유속과 압력강하 사이의 관계, 유동화 현상 등을 분석한다. 즉, Ergun식, Kozeny-Carman식, Burke-plummer 방정식 등을 사용하여 고정층과 유동층에서의 흐름 특성을 살펴보고자 하는 것이다. 이를 통해 유동화 현상에 대한 이해도를 높이고, 유동층 장치의 운전 및 설계에 활용할 수 있도록 하는 것이 실험의 주된 목적이라고 할 수 있다."
1.2. 실험 이론
유동층 실험의 실험 이론은 다음과 같다.
유동층 실험은 고체 입자와 유체의 흐름을 관찰하고, Ergun식, Kozeny-Carman식, Burke-plummer방정식 등을 이용하여 고정층과 유동층에서의 유속과 압력강하 사이의 관계, 유동화현상 등을 이해하는 것을 목적으로 한다.
유동화는 고체 입자와 유체가 서로 상대운동을 하면서 균일한 상태를 이루는 현상으로, 유체의 유속이 최소 유동화속도를 넘어설 때 발생한다. 유속이 증가하면 고체 입자층의 높이가 점점 증가하지만, 유동층이 형성된 이후에는 압력강하가 일정해진다. 이는 유동화가 진행되면서 마찰 손실이 감소하기 때문이다.
실험에서는 Manometer를 이용하여 유체의 유속과 압력차를 측정하고, 유동화 현상을 관찰한다. 이를 통해 Ergun식, Kozeny-Carman식, Burke-plummer방정식 등의 이론 공식들을 실제 실험값과 비교하여 검증할 수 있다. 이러한 실험 결과를 분석하면 고정층과 유동층에서의 유체-고체 간 상호작용 및 유동 특성을 이해할 수 있다.
1.3. 실험 장치 및 재료
장치의 중앙에 입자와 유체의 흐름을 직접 보고 유체와 입자의 유동현상을 관찰할 수 있게 투명한 아크릴로 제작되었다. 유체흐름에 있어 유속의 차에 의한 압력강하 등을 측정하는 manometer가 설치되어 있으며 장치의 test section에 유체를 공급하는 water pump와 water tank 등이 장치 하단에 설치되어있다. 입자를 움직이는 유체는 물을 사용하도록 설계·제작되었으며 tank에서 test section으로 올려지는 유체의 유량을 측정하도록 rotameter가 중간에 설치되어있다.
1.4. 실험 방법
실험 방법은 다음과 같다. 전원은 AC 110V, 10A 상당의 전선으로 배선을 한다. Sump tank 2/3정도의 물을 준비한다. Column Tank의 하부에 있는 배수 Valve를 닫아 놓는다. Pump Head 밑 부분의 배수 Valve를 열어놓고 Head에 물이 차면 배수 Valve를 닫은 후 Pump에 전기를 넣는다. 유량계 밸브와 bypass valve를 열어 놓는다. Manometer hose 핀을 측정위치의 Tap에 연결한다. 전원 스위치를 올려준다. 물이 Column을 통하여 올라가나 확인한다. 건조되어 있는 glass bead의 질량, 공극률, 밀도, 직경 및 수온 등을 측정하고 column에 채운다. Glass bead를 모두 넣었다면 Column내의 물을 하단으로 빼주어 glass bead의 높이를 기록한다. Glass bead가 아래로 쌓이면 일정량의 물을 다시 올려 보내준다. 공기vent 밸브를 열어 manometer 내의 공기가 모두 없어지면 밸브를 다시 잠근다. 이후 공기주입 밸브를 열고 Air 스포이트로 공기를 넣어주면 수주차가 생긴다. 위와 같은 방법으로 유량을 변화시켜가며 유동화되는 상태와 수두차, 유동화 높이, 유량(유속) 등을 기록한다. Manometer 차압을 구하기 위하여 아래와 같은 조작하여 준다. 실험이 끝나면 유량을 최대로 하여 glass bead를 흘러넘치게 하여 bead filter가 설치된 용기에 bead를 모은다. 실험이 끝나면 장치내의 모든 부분의 물을 배수하여 준다.
1.5. 실험 결과 및 분석
유리구슬의 질량과 부피, 물의 부피 측정을 통해 유리구슬의 밀도를 계산한 결과 2.3g/cm³로 나타났다. 또한 표면까지 채워진 물의 부피와 유리구슬의 부피를 이용하여 공극률을 계산한 결과 0.417로 나타났다. 이는 단순한 교과서적 이론이 아닌 실험을 통해 실제 물리량을 측정하고 분석하여 얻은 결과이다.
실험에서는 유량을 12L/min, 14L/min, 16L/min...
참고 자료
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