단일구의 침강속도 결과레포트 A+

소개

"단일구의 침강속도 결과레포트 A+"에 대한 내용입니다.

목차

1. Abstract

2. Experiment
(1) 실험 기구
(2) 시약
(3) 실험방법

3. Result & Discussion
3-1. Result
3-2 Discussion

4. Conclusion

5. Reference

본문내용

본 실험 ‘단일구의 침강속도’는 정지 유체 내에서 중력 하에 침강하는 구를 관찰하고 항력계수와 레이놀즈 수를 계산해 둘 사이의 관계를 분석하는 것이 목적이다. 그 과정에서 구의 질량, 유체의 물성과 침강속도 사이의 관계를 이해할 수 있다.

물과 에탄올-글리세린 혼합 용액의 밀도와 점도를 각각 비중병, Ostwald's viscometer를 이용해 측정했으며 침강시킬 단일구의 질량을 측정했다. 이후 매스실린더에 두 용액을 일정 부피만큼 각각 담고 구간을 설정해 구의 침강을 진행하며 침강 시간을 측정한다.

실험에 사용한 유체의 질량으로부터 밀도를 계산했으며, 유하시간으로부터 점도를 계산할 수 있다. 또한 단일구의 질량과 직경으로부터 부피와 밀도를 계산할 수 있었고 침강 시간으로부터 구의 침강속도를 계산했다. 결과적 분석을 통해 구의 질량이 클수록, 유체의 점도가 낮을수록 구의 침강속도는 커지는 경향성을 확인할 수 있었고 항력계수 계산을 통해 수치적 정확도를 파악할 수 있었다. 항력계수 실험값을 구하고 레이놀즈 수와 스토크스 법칙을 통해 계산한 이론적 항력계수와 비교했다. 실험값의 오차율은 낮은 수준으로, 신뢰할 수 있는 실험값을 얻었다고 판단했고 이론적 경향성과 일치함을 확인할 수 있었다. 하지만 가장 큰 오차율을 보인 물에 대한 5mm 단일구의 침강과 더불어 가벼운 구의 오차율이 더욱 크다는 것을 중심으로 오차 원인을 고찰했다.

주요 오차 원인은 다음과 같다.

① 단일구의 불안정한 침강
② 종말속도 계산 시 오차
③ 유체의 정지 상태
④ 유동 박리에 의한 항력
⑤ 기타 실험 과정에서의 오차

참고자료

· 단일구의 침강속도 예비,
· 단위조작이론및실험1 실험노트, 광운대학교,
· James O. Wilkes, 윌키스의 화학공학 유체역학 제 3판, 사이플러스, 2020, p.48~49
· 안전보건공단 화학물질정보 MSDS
· 윤정호 외 4인, 원형실린더를 이용한 Magnus 효과 추진 장치의 설계 및 제작, 대한기계학회 춘춘학술대회, 2009, p.2057~2060