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침강분석에 의한 입자크기 측정 [논문참고 A+ 1등]

"침강분석에 의한 입자크기 측정 [논문참고 A+ 1등]"에 대한 내용입니다.
15 페이지
한컴오피스
최초등록일 2023.12.27 최종저작일 2023.02
침강분석 결과레포트 입자크기 측정 침강입도분석
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침강분석에 의한 입자크기 측정 [논문참고 A+ 1등]
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    소개

    "침강분석에 의한 입자크기 측정 [논문참고 A+ 1등]"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. Abstract
    2. Experiment
    3. Result & Discussion
    4. Conclusion
    5. 참고문헌

    본문내용

    이번 실험 ‘침강 분석에 의한 입자 크기의 측정’실험은 침강입도분석을 토대로 한 실험으로서, 자유침강을 가정하고 현탁액에서 입자 크기와 침강 속도의 상관관계를 밝히는데 의의가 있다.

    이번 실험은 용액을 제조 후, Andreasen Pipette에 넣은 뒤 입자를 침강시켜 주어진 시간에 맞추어 용액을 추출해 실험을 진행한다. 추출한 용액을 오븐에서 증발시켜 남아있는 입자의 무게를 측정한다. 이후 Stokes 공식을 이용해 각 조건에서의 종말 속도와 입자의 직경을 구해봄으로서 둘 사이의 관계를 규명하는 것으로 실험은 종료된다.

    최종적으로는 적산부포를 이용해 입자의 중량-크기의 분포를 나타내었고, 이론과 거의 근사한 결과를 얻었으며 경향성 또한 부합했다. 구체적인 결과와 오차에 대해서는 Result & Discussion에서 서술하도록 하겠다.

    참고자료

    · 2023년도 3학년 1학기 단위조작 및 이론 실험노트
    · MSDS
    · 영상 해석 기법을 이용한 난류흐름 중 침강속도의 측정” / 국내석사학위논문 / 명지대학교 대학원 / 윤상훈 / 2001 / 경기도
    · James O.Wilkes 저, Fluid Mechanics for Chemical Engineers, 2nd, p204~210
    · 단위조작 p. 488 ~ 490 / 고완석 외 4명 / 보문당 / 2003
    · 화학공학유체역학 p. 204 ~ 209 / James O. Wilkes / 한산

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    • 1. Stokes 법칙과 침강분석
      Stokes 법칙은 유체 내에서 구형 입자의 침강 거동을 설명하는 기본적이고 중요한 원리입니다. 이 법칙은 점성력과 중력의 균형을 통해 종말 속도를 계산하며, 입자 크기 분석에 광범위하게 적용됩니다. 다만 실제 응용에서는 입자의 비구형성, 유체의 비뉴턴 특성, 그리고 입자 간 상호작용 등으로 인해 이상적인 Stokes 법칙과 실제 거동 간의 편차가 발생할 수 있습니다. 따라서 침강분석을 수행할 때는 Stokes 법칙의 적용 범위와 한계를 명확히 이해하고, 필요시 보정 계수를 적용하여 측정 정확도를 향상시키는 것이 중요합니다.
    • 2. Andreasen Pipette를 이용한 입자 추출
      Andreasen Pipette는 침강분석에서 특정 깊이의 시료를 추출하여 입자 크기 분포를 측정하는 고전적이고 신뢰할 수 있는 방법입니다. 이 기법은 상대적으로 간단한 장비와 절차로 정확한 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 수동 조작에 따른 오차, 시간 소비, 그리고 작업자의 숙련도에 따른 재현성 문제 등의 단점이 존재합니다. 현대에는 자동화된 침강분석 장비가 개발되었지만, Andreasen Pipette 방법은 여전히 표준 참조 방법으로서의 가치를 유지하고 있으며, 특히 교육 목적이나 검증 작업에 유용합니다.
    • 3. 적산분포와 입자 크기 분포
      적산분포(cumulative distribution)는 입자 크기 분포를 표현하는 중요한 방식으로, 특정 크기 이하의 입자 누적 백분율을 나타냅니다. 이는 미분분포(differential distribution)보다 직관적이고 해석하기 쉬우며, 공정 관리 및 품질 관리에 매우 유용합니다. 적산분포 곡선의 형태를 통해 입자 크기 분포의 특성을 빠르게 파악할 수 있고, 중앙값(median)이나 백분위수 같은 통계적 지표를 쉽게 도출할 수 있습니다. 다만 분포의 세부 특성을 파악하기 위해서는 미분분포와 함께 고려하는 것이 권장되며, 두 표현 방식의 상호 보완적 활용이 입자 특성 분석의 정확성을 높입니다.
    • 4. 입자 응집과 응결에 의한 오차
      입자 응집과 응결은 침강분석에서 측정 오차를 야기하는 주요 요인입니다. 응집된 입자는 개별 입자보다 빠르게 침강하므로 실제보다 큰 입자로 인식되어 입자 크기 분포를 왜곡시킵니다. 이러한 오차를 최소화하기 위해서는 시료 준비 단계에서 분산제 사용, 초음파 처리, 그리고 적절한 pH 조절 등의 조치가 필요합니다. 또한 측정 전 충분한 정치 시간 확보와 온도 제어도 중요합니다. 응집 정도는 입자의 표면 특성, 분산 매질의 성질, 그리고 입자 농도에 따라 달라지므로, 각 시료에 맞는 최적화된 전처리 조건을 수립하는 것이 신뢰할 수 있는 측정 결과를 얻기 위한 필수 요소입니다.

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