브라운슈가치즈폼밀크티 스토어

브라운슈가치즈폼밀크티

개인인증

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

12개
전체 판매량

24개
최근 3개월 판매량

1개
자료후기 점수

-
자료문의 응답률

-

전체자료 12개

[A+] 화공 단위조작 및 실험1 레포트 단일구의 침강분석 예비레포트

예비레포트실험제목 :단일구의 침강속도조 :학 번 :이 름 :1. 실험 목적중력에 의해서 다양한 크기의 구가 액체에 침강할 때 일어나는 현상과 중력에 의해서 침강하는 구형의 물체가 수직관 내에서 비중이 다른 액체(물/에탄올, 글리세린 용액)에 수직으로 침강할 때 일어나는 현상을 이해할 수 있다. 침강속도를 구하여 항력계수와 레이놀즈수의 관계를 알아볼 수 있다.2. 바탕 이론침강유체(기체나 액체)에 함유되어있는 밀도가 큰 입자가 중력이나 원심력, 정전기력 등에 작용을 받아 작용 방향(바닥)으로 가라앉는 현상을 말한다. 입자에 작용하는 힘에 따라 중력의 영향을 받으면 중력 침강, 원심력의 영향을 받으면 원심력 침강이라고 칭한다.침강의 종류로는 침강하는 입자가 액체에 포함된 다른 입자의 영향을 받지 않는 자유침강과 다른 입자의 영향을 받는 간섭(속박)침강이 존재한다. 자유침강은 이상적인 침강의 형태로 입자가 중력(입자에 작용해 침강시키는 힘) 이외에 어떤 영향도 받지 않고 침강하는 것이다. 용기의 벽이나 입자의 지름에 비해 인접 입자로부터 거리가 충분히 클 때 용기의 벽이나 인접 입자의 흐름 상태에 영향을 받지 않고 침강한다.간섭침강은 실험에서 오차의 원인이 되는 침강으로 입자가 인접 입자와 직접적으로 충돌하지 않아도 입자의 운동이 다른 입자에 의해 방해받거나 벽에 충돌하여 자유침강보다 속도가 저하되는 침강이다. 고체 입자의 농도가 크다면 입자 간 거리가 가까워지고 충돌이 연속적으로 일어나게 된다. 이때 입자 간의 낙하에 있어 무거운 입자에 의해 가벼운 입자가 반복적으로 밀려나면서 침강이 일어나는 것을 말한다.침강속도흐름이 없는 유체 속으로 입자를 침강시켰을 때 침강하는 속도이다. 입자가 정지된 유체 속으로 가라앉게 되면 초반에는 중력의 영향으로 입자가 가속하지만, 후에는 입자에 작용하는 유체의 저항력과 중력의 크기가 균형을 이루어 임계 속도에 도달하게 되고, 임계 속도에 도달하게 되면 일정한 속도로 가라앉게 된다. 이때의 속도를 최종 침강속도 (u_t)라고 한다.침강속도는 매질의 밀도와 점성이 작을수록, 유체의 온도가 높을수록, 입자의 형태가 매끈하며 원형일수록, 입자의 크기와 밀도가 클수록 침강속도가 빠르다.자유침강 상태일 때 구형 입자의 최종 침강속도(u_t)는 중력과 유체의 힘이 균등해 질 때 얻어지며 Reynolds 수({D u rho} over mu`)의 범위에 따라 달라진다.① Re

공학/기술| 2024.09.10| 10페이지| 2,500원| 조회(82)

레포트, 화공, 화학공학, 단위조작, 예비레포트, 단위조작및실험, 단일구의침강분석

미리보기

닫기
[A+] 화공 단위조작 및 실험1 레포트 단일구의 침강분석 결과레포트

결과레포트실험제목 :단일구의 침강속도 실험조 :학 번 :이 름 :1. Abstract단일구의 침강속도 실험은 중력에 의해서 다양한 크기(직경 0.5, 1cm)의 구가 액체에 침강할 때 일어나는 현상과 중력에 의해서 침강하는 구형의 물체가 수직관 내에서 비중이 다른 액체(물 / 에탄올, 글리세린 용액)에 수직으로 침강할 때 일어나는 현상을 이해할 수 있다. 침강속도를 구하여 항력계수와 레이놀즈수의 관계를 알아보는 것에 목적이 있다.실험에 사용된 기구로는 점도를 측정하기 위해 사용되는 Ostwald`s viscometer와 Pipette filler, 밀도를 측정하기 위한 비중병, 구를 침강 시킬 때 용액의 용기로 사용되는 눈금실린더, 구의 침강 시간을 측정하는 스톱워치, 유체의 온도를 측정하는 온도계가 있고, 사용된 시약은 Ethanol(C _{2} H _{6} O)과 Glycerin(C _{3} H _{8} O _{3})가 있으며, Ethanol:Glycerin=1:1 용액을 만드는 데 이용한다.원래실험은 다음과 같은 과정으로 진행되었다. Ethanol:Glycerin=1:1 용액를 만들어야 하였으나 제조되어 있는 용액이 있어서 준비되어 있는 용액과 물을 이용하여 실험을 진행하였다. 먼저 물과 에탄올 글리세린 용액의 밀도와 점도를 각각 비중병과 Ostwald`s viscometer를 이용하여 측정 및 계산하였다. 그리고 준비된 물과 에탄올 글리세린 용액을 매스실린더에 같은 높이로 담아주고 온도를 측정하였다. 그 후 물과 용액에서의 구의 침강속도를 측정하였다. 시간은 약 정해 놓은 200mL 간격 사이를 떨어질 때 측정하였다. 구의 직경(0.5cm, 1cm)마다 5회씩 반복 측정하였다.실험을 통하여 침강시간 측정을 통하여 유속, 레이놀즈 수, 항력계수를 계산하여 볼 수 있었다. 실험을 한 결과 레이놀즈 수는 구의 직경이 클수록 증가하였으며, 항력계수는 줄어드는 모습을 보였다. 또한 점도의 측면에서 보면 점도가 높을수록 레이놀즈 수가 감소하며, 항력계수는 증가한다 간단하게 알아보면 가장 먼저 A 부분은 공기를 뺄 때 이용하는 부분으로, 누르고 동그란 공기주머니를 눌러 공기를 뺀다. 하단의 S 부분을 누르면 용액을 빨아들이므로 피펫에 용액을 채울 때 이용한다. E 부분은 피펫으로 빨아들인 용액을 내보낼 때 이용한다. 남은 잔여 액체를 내보낼 때는 E 옆 구명을 막고 작은 구 모양의 부분을 누르면 된다. 실험에서 Ostwald`s viscometer의 윗부분에 끼워 액체를 끌어 올리는데 이용한다.비중병은 주로 액체의 비중을 측정하기 위한 유리로 된 기구이다. 비중병은 병의 윗부분에 구멍이 뚫려있는 마개가 존재한다. 병에 액체를 담고 이 마개를 닫으면 부피를 초과하는 액체가 구멍으로 나오게 되어 비중병 내의 액체량이 일정하게 유지된다. 비중 측정은 건조한 비중병의 무게를 먼저 잰 후, 비중병에 물 일정 부피를 담아 무게를 잰다. 마지막으로 비중병에 비중을 구하고자 하는 물질을 물과 같은 부피로 담은 뒤 무게를 재서 비중을 측정하면 된다. 비중값은 온도에 영향을 받으므로 측정할 온도를 정하고, 온도가 유지되도록 측정을 해야한다.눈금실린더는 주로 액체의 부피를 측정할 때 이용하는 기구로 원통형 관 모양에 일정 간겻으로 눈금이 표시되어있는 구조이다. 실험에서는 용액을 채운 뒤 구를 떨어뜨려 일정 간격을 떨어지는데 걸린 시간을 측정하는데 이용한다.온도계는 물체나 공간의 온도를 측정하기 위한 기구이다. 가장 흔한 온도계는 물질의 열팽창을 이용한 온도계이다. 물질이 열을 잃거나 얻어, 부피가 감소하여 길이가 감소하거나 부피가 증가해 길이가 증가하는 원리를 이용한다. 열팽창을 이용한 온도계는 수은 온도계와 알코올 온도계가 있다. 실험에서 온도계는 실험실의 온도를 잴 때 이용된다.에탄올은 알코올의 한 종류로 알코올 냄새가 나며 가연성과 휘발성을 가진 무색 액체이다. 에테인에서 수소 원자 하나가 하이드록시기로 치환된 알코올로, 화학식은C _{2} H _{6} O이다. 분자량은 46.07g/mol이고, 20℃에서 밀도는 0.789g/cm ^ 담아주고 온도를 측정하였다.Figure 13. 용액을 실린더에 담은 모습 Figure 14. 온도 측정 모습그 후 물과 용액에서의 구의 침강속도를 측정하였는데 이때 구를 떨어뜨릴 때 수면에서 떨어뜨려야 한다. 하지만 에탄올 글리세린 용액의 용량이 적어 손으로는 수면에 떨어뜨리가 힘들어 핀셋을 이용하였다. 시간은 약 정해 놓은 200mL 간격 사이를 떨어질 때 측정하였다. 구의 직경(0.5cm, 1cm)마다 5회씩 반복 측정하였다.3. Result & Discussion먼저 온도계로 물과 용액의 온도를 측정한 결과 18°C로 측정되었다.그 다음으로는 물과 용액 각각의 밀도를 구하기 위해 Figure 15, 16과 같이 빈 비중병의 무게와 각각 물과 용액을 채운 뒤의 무게를 측정하였다. 내부를 채운 비중병의 무게에서 빈비중병의 무게로 빼어 구한 값을 비중병의 부피인 50mL로 나누면 Table 1과 같이 밀도를 구해낼 수 있다.Figure 15. 물의 밀도 측정(빈>채운) Figure 16. 용액의 밀도 측정(빈>채운)물에탄올 글리세린(1:1) 용액빈 비중병 무게(g)31.75931.767채운 비중병의 무게(g)81.44988.896액체의 무게(g)49.6957.129밀도(g/mL=g/cm^3)0.99381.1426Table 1. 물과 에탄올 글리세린(1:1) 용액의 밀도그 다음으로 에탄올 글리세린(1:1) 용액의 상대점도를 구할 것이다. Ostwald 점도계를 이용하여 상대점도를 구하기 위해서는 특정 온도에서 상대점도를 구하고자 하는 액체가 흘러내리는 데 걸린 시간과 기준물질이 흘러내리는 데 걸린 시간을 재어야 한다. 상대점도는 다음과 같은 식으로 구해낼 수 있다.mu = mu _{w} {rho t} over {rho _{w} t _{w}}여기서 �瑜珥� 어떠한 물질의 점도,mu _{w}는 증류수의 점도(=1.0), �劑奏� 어떠한 물질의 밀도,rho _{w}는 증류수의 밀도, t는 어떠한 물질의 유하시간,t _{w}는 증류수의 유하시간이다. 물의 온도는 1833.333348.3871Table 3. 물에서 구의 직경에 따른 질량, 침강속도, 유속다음으로 앞서 구한 정보들을 이용하여 레이놀즈 수를 계산한다. 레이놀즈 수는 다음과 같은 식으로 계산한다.Re= {D _{p} u rho } over {mu }이 식에서 μ는 유체의 점도, D는 구의 직경, u는 유체의 속도(종말속도), ρ는 유체의 밀도를 나타낸다. 앞에서 물의 점도는 0.010603P로 찾았으며, 유속은 각각 33.3333cm/s, 48.3871cm/s로 구하였고, 유체의 밀도는 0.9938g/cm^3로 구하였다. 이것들과 구의 직경 0.5cm, 1cm을 각각 대입하면 물에서 구의 직경이 0.5cm일 때 레이놀즈 수는 1562.137이고, 1cm일 때는 4535.235이라고 구할 수 있다.그리고 항력계수C_d도 구할 수 있다. 항력이 다음과 같이 정의되므로,F _{d} =C _{d} {D _{p} ^{2}} over {4} rho _{f} u ^{2}항력계수식은 다음과 같이 유도된다.C _{d} = {2} over {3} {D _{p} g} over {u ^{2}} {rho _{s} - rho _{f}} over {rho _{f}}이때��D _{p}는 구의 직경[단위:cm], g는 중력 가속도 [981cm/s^2], ��rho _{p}는 입자의 밀도[단위:g/cm^3],��rho _{f}는 정지 유체의 밀도[단위:g/cm^3]이다. 이 식을 이용하기 위해서는 구의 밀도가 필요하다. 구의 밀도는 Table 3에 존재하는 구의 질량 데이터를 이용한다. 구의 부피는 각 직경별로 구의 부피 공식에 넣어 계산한다. 구의 부피 공식은 다음과 같다.구의부피= 4over 3 pir^3r은 구의 직경을 2로 나누어 구하여 대입한다. 구의 밀도는 직경이 0.5cm, 1cm일 때 각각 2.6385g/cm^3, 2.5880g/cm^3이다. 이 정보를 대입하여 항력계수를 구하면 Table 4와 같다.직경 0.5cm 구직경 1cm 구평균 질량(g)0.17261.3528부피(cm^에서 μ는 유체의 점도, D는 구의 직경, u는 유체의 속도(종말속도), ρ는 유체의 밀도를 나타낸다. 앞에서 물의 점도는 0.178281P로 찾았으며, 유속은 각각 20.1342cm/s, 38.9610cm/s로 구하였고, 유체의 밀도는 1.14258g/cm^3로 구하였다. 이것들과 구의 직경 0.5cm, 1cm을 각각 대입하면 에탄올 글리세린(1:1) 용액에서 구의 직경이 0.5cm일 때 레이놀즈 수는 64.519이고, 1cm일 때는 249.697이라고 구할 수 있다.그리고 항력계수C_d는 다음과 같은 항력계수식을 통해 구할 수 있다.C _{d} = {2} over {3} {D _{p} g} over {u ^{2}} {rho _{s} - rho _{f}} over {rho _{f}}이때��D _{p}는 구의 직경[단위:cm], g는 중력 가속도 [981cm/s^2], ��rho _{p}는 입자의 밀도[단위:g/cm^3],��rho _{f}는 정지 유체의 밀도[단위:g/cm^3]이다. 이 식을 이용하기 위해서는 구의 밀도가 필요하다. 구의 밀도는 Table 5에 존재하는 구의 질량 데이터를 이용한다. 구의 부피는 각 직경별로 구의 부피 공식에 넣어 계산한다. 구의 부피 공식은 다음과 같다.구의부피= 4over 3 pir^3r은 구의 직경을 2로 나누어 구하여 대입한다. 구의 밀도는 직경이 0.5cm, 1cm일 때 각각 2.6385g/cm^3, 2.5880g/cm^3이다. 이 정보를 대입하여 항력계수를 구하면 Table 4와 같다.직경 0.5cm 구직경 1cm 구평균 질량(g)0.17441.3544부피(cm^3)0.06540.5233밀도(g/cm^3)2.66602.5880항력계수C_d2.41991.2263Table 6. 에탄올 글리세린(1:1) 용액에서 침강시킨 구의 밀도와 항력계수4. Conclusion앞에서 구한 물과 에탄올 글리세린(1:1) 용액에서의 레이놀즈 수를 그래프로 나타낸 결과 Table 7과 같이 나타났다. y축은 레이놀즈 수이고, x축은 구의 .Re

자연과학| 2024.09.10| 13페이지| 2,500원| 조회(81)

레포트, 화공, 화학공학, 단위조작, 결과레포트, 단위조작및실험, 단일구의침강분석

미리보기

닫기
[A+] 화공 단위조작 및 실험1 레포트 침강분석에 의한 입자크기 측정 결과레포트

결과레포트실험 제목 :침강분석에 의한 입자크기 측정 실험조 :학 번 :이 름 :1. Abstract이 실험을 진행하는 목적은 다음과 같다. 침강의 종류인 자유침강과 간섭침강에 대해 알아보고, 침강 입도분석의 원리를 이해할 수 있다. Andreasen pipette을 사용해 분체 입자의 크기와 분포 상태를 측정해 본다. Stokes의 법칙을 이용하여 최종 침강속도(u_t)를 구해보고, 분체의 입경과 질량의 관계를 파악할 수 있다.실험은 다음과 같이 진행되었다. 먼저 10g/L 농도의CaCO_3용액(침강액)을 충분한 양을 준비한 후 잘 섞이도록 교반하였다. 그리고 침강액의 온도를 측정한다. 그다음으로는 코니칼 튜브에 번호를 매기고 빈 코니칼 튜브의 무게를 측정하였다. 그 후에는 교반하여 잘 섞인 침강액(탄산칼슘 용액)을 Andreasen pipette 용기에 채운 뒤 용액의 높이를 측정하였다. 측정한 높이를 기록한 뒤 침강액을 Andreasen pipette 용기에 채운 순간을 초기 시간으로 하여 시간을 측정하였다. 시간이 흘러 1분, 5분, 10분, 30분, 60분이 될 때 피펫을 이용하여 일정량의 샘플 용액을 뽑아내었고 이를 코니칼 튜브에 옮겨 담은 용액의 무게를 측정하였다. 그 후 받은 건조된 무게 데이터를 토대로 결과를 도출하였다.이를 통해 종말속도, 적산 분포, 입자의 직경을 구할 수 있었고, 입자 직경에 대한 적산 분포 그래프와 침강 시간에 대한 입자의 직경 그래프를 그려볼 수 있었다. 그래프를 통해 각 요소의 관계를 한눈에 알아볼 수 있었고 오류가 발생한 이유를 생각해볼 수 있었다.2. Experiment실험에서는 Andreasen pipette, 흡인 밸브, 피펫 필러, 코니칼 튜브, 스톱워치, 오븐, 탄산칼슘이 사용되었다.Andreasen pipette은 액체 속 분립자의 입경 분포에 따라 침강속도가 달라지는 것을 이용하여 입경 분포를 구하는 측정기로, 조작이 간단한 편으로 분체의 입도분석에 많이 사용되는 장치이고 매질이 물일 때 10μm~0.1m구멍 부분에 끼워 이용한다.Pipette filler는 피펫의 윗부분에 끼워서 시약을 채취하는 데 사용하는 도구로, 원하는 양의 용액을 피펫에 채울 수 있도록 한다. 재질은 주로 고무나 플라스틱으로 되어 있다. 액체 물질을 안전하고 정확하게 이동하는 것에 도움을 준다. 이 도구에는 A, S, E 세 가지의 누르는 곳이 존재한다. 사용법을 간단하게 알아보면 가장 먼저 A 부분은 공기를 뺄 때 이용하는 부분으로, 누르고 동그란 공기주머니를 눌러 공기를 뺀다. 하단의 S 부분을 누르면 용액을 빨아들이므로 피펫에 용액을 채울 때 이용한다. E 부분은 피펫으로 빨아들인 용액을 내보낼 때 이용한다. 남은 잔여 액체를 내보낼 때는 E 옆 구명을 막고 작은 구 모양의 부분을 누르면 된다. Andreasen pipette의 피펫 윗부분에 끼워 이용한다.Stop Watch는 초보다 더 작은 단위(0.2~0.01초)의 시간을 정확하게 측정하기 위한 기구이다. 실험에서는 일정 시간마다 샘플 용액을 채취할 수 있도록 하는 데 사용된다. 스톱워치는 휴대전화의 기능을 이용하였다.Conical tube는 원뿔 모양의 용기로, 재료나 시료를 담는 데 이용된다. 코니칼 튜브는 끝부분이 뾰족하여 혼자 세워둘 수 없어 코니칼 튜브 랙에 끼워서 사용한다. 샘플 용액을 담아두는 용도로 사용하였다.Oven은 주로 물질의 가열이나 건조에 이용되고, 그 외에도 가열 저장, 건열 멸균 등 다양한 용도로 이용된다. 실험에서는 채취한 샘플 용액의 건조를 위해서 사용된다. 실제로 샘플 용액의 건조는 직접 진행하지 않아 사용하지 않았다.탄산칼슘은 칼슘의 탄산염으로 화학식은CaCO_3이다. 상온에서 흰색 고체 형태로 존재하며, 분자량은 100g/mol이다. 물에 잘 녹지 않기 때문에 수용액 상에서는 침전한다. 무기물이므로 무기에 폐기한다.Figure 8. 사용한 탄산칼슘실험은 다음과 같이 진행되었다. 먼저 10g/L 농도의CaCO_3용액(침강액)을 충분한 양을 준비하였는데 탄산칼슘 Figure 9와 같이 3.00910mL만큼 피펫이 빨아올리지 못하여 더 적은 용량을 사용하였다.Figure 11. 밸브를 이용하여 샘플 용액을 옮겨 담는 모습Figure 12. 코니칼 튜브에 옮겨 담은 모습(5분 < 10분 < 30분 < 60분)마지막으로 코니칼 튜브에 옮겨 담은 용액의 무게를 측정하였다. 그 후 받은 건조된 무게 데이터를 토대로 결과를 도출하였다.3. Result & Discussion- Result실험과정에서 측정한 빈 코니칼 튜브의 무게는 Figure 13과 같이 측정되었다. 앞으로 1분, 5분, 10분, 30분, 60분 각각을 1, 2, 3, 4, 5로 지정하여 작성하였다.Figure 13. 빈 코니칼 튜브의 무게 측정 (1 > 2 > 3 > 4 > 5)높이는 Figure 14를 통해 알 수 있듯이 18cm로 측정되었다.Figure 14. 침강액의 높이코니칼 튜브에 옮겨 담은 침강액의 무게(코니칼 튜브+침강액)는 Figure 15와 같이 나타났다.Figure 15. 침강액+코니칼 튜브의 무게 측정 (1 > 2 > 3 > 4 > 5)빈 코니칼 튜브의 무게인 Figure 13과 침강액+코니칼 튜브의 무게인 15의 데이터를 이용하여 각각 코니칼 튜브에 들어있는 침강액의 무게를 구하면 Table 1과 같다.무게(g)1번2번3번4번5번침강액+코니칼 튜브17.62717.91318.30418.94919.407빈 코니칼 튜브13.09013.08713.06513.10613.187침강액4.5374.8265.2395.8436.220Table 1. Figure 13, 15의 데이터를 이용한 침강액 무게 도출건조된 침강 입자의 무게(입자+코니칼 튜브)는 Figure 16과 같다.Figure 16. 침강 입자+코니칼 튜브의 무게 측정 (1 > 2 > 3 > 4 > 5)빈 코니칼 튜브의 무게인 Figure 13과 침강 입자+코니칼 튜브의 무게인 16의 데이터를 이용하여 각각 코니칼 튜브에 들어있는 침강액의 무게를 구하면 Table 2과 같다.무게(g)1번2번3번4번5번침강 입자+코니칼 튜브1300대입하여 적산 분포를 구하면 Table 3과 같다.1번2번3번4번5번침강 입자(g)0.0470.07210.03260.04060.0044적산 분포(%)93.72143.7765.0080.968.77Table 3. 침강 입자 무게에 따른 적산 분포입자의 종말속도와 입자의 직경을 구하기 위해서는 다음과 같은 스토크스 법칙에 따른 식을 이용한다.u _{t} = {h} over {theta } = {D ^{2} ( rho _{p} - rho _{f} )g} over {18 mu }이때 각 항이 의미하는 바는 다음과 같다. h는 침강 거리[단위 : cm], θ는 침강에 걸린 시간[단위 : s],rho _{p}는 입자의 밀도[단위 :g/cm^3],rho_f는 유체 밀도[단위 :g/cm^3], g는 중력 가속도[단위 :cm/s^2], D는 입자의 지름[단위 : cm], μ는 유체의 점도[단위 : g/cm?s],u_t는 침강속도(하강 속도)[단위 : cm/s]를 뜻한다. 침강속도를 구하기 위해서는 샘플 용액을 채취할 때마다 용액의 높이가 줄어들기 때문에 반복하여 측정하였어야 했으나 초기 높이밖에 측정하지 않았다. 따라서 다른 자료에서 10mL씩 샘플 용액을 채취하였을 때 침강 용액의 높이가 0.6cm씩 감소하였다는 것을 이용하여 우리는 초깃값 18cm에서 높이가 0.3cm씩 감소하였다고 가정하고 침강속도를 구할 것이다. 종말속도를 구해보면 Table 4와 같다.1번2번3번4번5번침강액의 높이 h(cm)17.717.417.116.816.5침강에 걸린 시간 θ(s)60*************0종말속도u_t(cm/s)0.2950.0580.02850.009330.00458Table 4. 시간에 따른 종말속도앞서 구한 종말속도를 토대로 입자의 직경을 구하기 위해 식을 정리해주면 다음과 같다.D=root{{18muu_t}over{(rho_p -rho_f ) g}이때 D는 스토크스의 지름[단위 : m]이고,u_t는 입자의 종말속도[단위 : m/s],rho_p는 입자의 밀도[단위 :kg/μm)5*************.4Table 5. 시간에 따른 입자의 직경앞서 구한 데이터를 이용하여 Figure 17, 18과 같이 그래프를 그릴 수 있다.Figure 17. 입자 직경에 대한 적산 분포 그래프Figure 18. 침강 시간에 대한 입자의 직경 그래프- Discussion침강 시간에 대한 입자의 직경 그래프는 침강 시간이 흘러감에 따라서 감소하는 경향성이 잘 드러났다. 적산 분포는 시간이 지남에 따라 감소하는 것이 보통이다. 하지만 Figure 17을 보면 그래프가 지그재그로 튀고 있는 것을 확인할 수 있다. (입자 직경에 대한 적산 분포 그래프와 입자의 종말속도에 대한 적산 분포, 시간에 흐름에 대한 적산 분포는 같은 경향성을 갖는다. 그 이유는 앞서 입자의 직경을 구한 식을 보면 알 수 있듯이 직경은 종말속도의 제곱에 비례한다, 그리고 입자 직경을 시간의 흐름에 따라 나열한 후 적산 분포와 대응시킨 것이기 때문에 유사한 경향을 가진 그래프로 나타난다.) 이러한 오차가 발생한 이유는 여러 가지가 있을 수 있다.가장 큰 이유로 생각되는 것은 정확히 같은 용량의 샘플을 채취하지 못한 것이라고 생각한다. Andreasen pipette에 흡인 밸브를 이용하여 일정 시간마다 용액을 채취하였는데 이 과정에서 정확한 양의 용액도 흡인되지 않았을뿐더러 흡인한 용액을 흡인 밸브를 통해 배출하는 과정에서 많은 용액이 새어 나오는 문제가 존재했다. 먼저 용액이 정확하게 흡인되지 않았겠다고 생각한 이유는 원래대로 10mL를 채취하면 피펫의 얇은 부분에서 높이를 확인하게 되는데, 10mL까지 원활하게 흡인되지 않아 5mL로 낮추어 흡인하게 되니 높이가 피펫의 두꺼운 부분에 머물게 되어 오차의 범위가 커졌을 것이라고 추측하였다. 만약 이때 정확한 용액이 측정되었다고 하더라도 배출 과정에서 많은 양의 용액 손실이 발생하여 같은 양의 용액이 담겼을 가능성이 작다. 또한 1번의 입자의 질량이 다른 것에 비해 커야 하는 것에 반하게 아주 적게 측정되었는데 이때 흡인 밸브가각했다.

공학/기술| 2024.09.10| 12페이지| 2,500원| 조회(101)

레포트, 화공, 화학공학, 단위조작, 결과레포트, 단위조작및실험, 침강분석에 의한 ..

미리보기

닫기
[A+] 화공 단위조작 및 실험1 레포트 침강분석에 의한 입자크기 측정 예비레포트

예비레포트실험제목 :침강분석에 의한 입자크기 측정 실험조 :학 번 :이 름 :1. 실험 목적침강의 종류인 자유침강과 간섭침강에 대해 알아보고, 침강 입도분석의 원리를 이해할 수 있다. Andreasen pipette을 사용해 분체 입자의 크기와 분포 상태를 측정해 본다. Stokes의 법칙을 이용하여 최종 침강속도(u_t)를 구해보고, 분체의 입경과 질량의 관계를 파악할 수 있다.2. 바탕 이론분체보통 고체 미세한 입자의 집합체를 말한다. 중력이 부착 입자끼리의 힘보다 작은 경우를 분체라고 하고, 큰 경우를 입체라고 한다. 더 세세히 구성하는 입자의 크기에 따라 분류하면 0.1∼1μm인 경우 미분, 1∼100μm인 경우 보통 분체 0.1∼1mm인 경우 조분, 1mm 이상인 경우를 입체라고 표현한다. 일반적으로 미분에서 조분까지의 범위(0.1μm~1mm)를 분체라고 일컫는다. 분체는 입체와 비교하면 표면적이 크고, 결합력이 더 크다. 화학적으로 불안정하고 친화력이 커 응집 작용과 흡착 작용을 한다.입도분립체의 크기를 말한다. 여기서 분립체는 분체와 입체를 합친 용어로, 많은 수의 입자의 집합체이며, 일차입자와 이차입자로 구분된다. 유사한 용어로는 입경(입자 지름)이 있는데 이것은 입자의 크기를 1차원의 길이로 나타낸 경우를 말한다. 입도라고 하는 경우는 1차원 이외의 척도도 사용되었을 때를 말한다. 입도는 비표면적 등 간접적인 내용도 포함하고 있다.완전 구형인 입자의 경우 입자 지름과 입도 사이에 간단한 관계가 성립하지만 그렇지 않은 경우, 어떤 평균적인 대표 길이로 나타낸다. 일반적으로 입자의 크기는 입자가 통과할 수 있는 가장 작은 체의 크기로 표기하거나, 입자와 같은 침강속도를 가지는 구의 지름으로 나타낼 수 있다. 이외에도 스토크스 지름, 메디안 지름이나 모드 지름으로 대표해 나타낼 수도 있다.입도분석분체와 입체, 즉 분립체의 입도를 측정하는 방법을 말한다. 시료에 대해 어떠한 기준에 대하여 평균값이나 대푯값을 구해 나타내는 방법과 입도분포를 측정하는 방법(입도분석)이 존재한다. 어떠한 기준에 대하여 평균값이나 대푯값을 구해 나타내는 방법의 예로는 비표면적 측정법, 압력 강하를 측정하는 방법, 흡착을 이용한 가스 흡착법 비탁게법 등이 존재한다.침강유체(기체나 액체)에 함유되어있는 밀도가 큰 입자가 중력이나 원심력, 정전기력 등에 작용을 받아 작용 방향(바닥)으로 가라앉는 현상을 말한다. 입자에 작용하는 힘에 따라 중력의 영향을 받으면 중력 침강, 원심력의 영향을 받으면 원심력 침강이라고 칭한다.침강의 종류로는 침강하는 입자가 액체에 포함된 다른 입자의 영향을 받지 않는 자유침강과 다른 입자의 영향을 받는 간섭(속박)침강이 존재한다. 자유침강은 이상적인 침강의 형태로 입자가 중력(입자에 작용해 침강시키는 힘) 이외에 어떤 영향도 받지 않고 침강하는 것이다. 용기의 벽이나 입자의 지름에 비해 인접 입자로부터 거리가 충분히 클 때 용기의 벽이나 인접 입자의 흐름 상태에 영향을 받지 않고 침강한다.간섭침강은 실험에서 오차의 원인이 되는 침강으로 입자가 인접 입자와 직접적으로 충돌하지 않아도 입자의 운동이 다른 입자에 의해 방해받거나 벽에 충돌하여 자유침강보다 속도가 저하되는 침강이다. 고체 입자의 농도가 크다면 입자 간 거리가 가까워지고 충돌이 연속적으로 일어나게 된다. 이때 입자 간의 낙하에 있어 무거운 입자에 의해 가벼운 입자가 반복적으로 밀려나면서 침강이 일어나는 것을 말한다.침강분석시료 용액 속에서 1μm~100μm 범위의 고체 시료 입자의 크기를 측정하는 방법으로, 콜로이드 입자 또는 고체 입자가 중력이나 원심력에 의한 침강을 분석하여 입자의 크기와 분포의 상태를 알아내는 것이다. 입도를 분석하려는 입자를 그 입자와 반응하지 않는 액체 속에서 자유 낙하시키는 경우 스토크스의 법칙을 이용하여 입자의 입경 분포를 측정하는 방법이며, 입자크기에 따라 정지하고 있는 유체 속에서 침강하는 속도가 변화한다는 것을 이용한다.스토크스 법칙을 이용하여 구한 입도는 스토크스 지름이라고 부른다. 시료 입자와 같은 유체 저항을 받는 구의 지름으로 판단하는 것으로, 가장 많이 이용되는 입도 측정 방법이다. 침강분석 방법을 통해 얻을 수 있는 입자 지름을 나타내기 위해 쓰인다. 스토크스 지름을 사용할 수 있는 입경의 범위는 0.1~50μm 정도이다. 구할 때 사용하는 식은 다음과 같다.D=root{{18muu_t}over{(rho_p -rho_f ) g}이때 D는 스토크스의 지름[단위 : m]이고,u_t는 입자의 종말속도[단위 : m/s],rho_p는 입자의 밀도[단위 :kg/cm^3`],rho_f는 유체의 밀도[단위 :kg/m ^{3} `], μ는 유체의 점도[단위 : kg/m?s], g는 중력가속도[9.8m/s^2]이다.입자를 침강시키는 방법은 일제 침강법과 분산 침강법이 존재한다. 일제 침강은 유체 위에서부터 시료 입자 전량을 동시에 침강시키는 방식이고, 분산 침강은 시료 입자를 유체 속에 균일하게 분산시킨 다음 침강시키는 것을 말한다.중력 침강은 마이크로미터 단위 범위에서 적용되는데, 이러한 이유는 작은 입자는 침강속도가 매우 느려 너무 오랜 시간이 소요되며, 이에 따라 분석에 효율적이지 않고, 작은 입자에는 브라운 운동이 많은 영향을 미쳐 효과적인 측정이 불가능하다. 따라서 마이크로 단위에서 사용한다.입도가 작은 분체가 유체 속에서 침강될 때 침강속도는 분체 입경의 제곱에 비례한다. 침강속도가 매우 작은 경우(Re≤0.1일 경우) 스토크스 법칙에 따라 다음과 같이 전개되고,u _{t} = {h} over {theta } = {D ^{2} ( rho _{p} - rho _{f} )g} over {18 mu }이때 h는 침강 거리[단위 : cm], θ는 침강에 걸린 시간[단위 : s],rho _{p}는 입자의 밀도[단위 :g/cm^3],rho_f는 유체 밀도[단위 :g/cm^3], g는 중력가속도[단위 :cm/s^2], D는 입자의 지름[단위 : cm], μ는 유체의 점도[단위 : g/cm?s],u_t는 침강속도(하강 속도)[단위 : cm/s]를 뜻한다.침강속도흐름이 없는 유체 속으로 입자를 침강시켰을 때 침강하는 속도이다. 입자가 정지된 유체 속으로 가라앉게 되면 초반에는 중력의 영향으로 입자가 가속하지만, 후에는 입자에 작용하는 유체의 저항력과 중력의 크기가 균형을 이루어 임계 속도에 도달하게 되고, 임계 속도에 도달하게 되면 일정한 속도로 가라앉게 된다. 이때의 속도를 최종 침강속도 (u_t)라고 한다.침강속도는 매질의 밀도와 점성이 작을수록, 유체의 온도가 높을수록, 입자의 형태가 매끈하며 원형일수록, 입자의 크기와 밀도가 클수록 침강속도가 빠르다.자유침강 상태일 때 구형 입자의 최종 침강속도(u_t)는 중력과 유체의 힘이 균등해 질 때 얻어지며 Reynolds 수({D u rho} over mu`)의 범위에 따라 달라진다.① Re

공학/기술| 2024.09.10| 11페이지| 2,500원| 조회(100)

레포트, 화공, 화학공학, 단위조작, 예비레포트, 단위조작및실험, 침강분석에 의한 ..

미리보기

닫기
[A+] 화공 단위조작 및 실험1 레포트 부력 결과레포트

결과레포트실험제목 :부력 실험조 :학 번 :이 름 :1. Abstract이 실험은 물속에서 뜨고 가라앉으며 바닷속을 이동하는 잠수함의 주요한 유체역학적 원리인 부력을 이해해 보고, 수중에서 정지해있는 물체에 작용하는 부력과 중력의 평형방정식을 세워 잠수 깊이와 무게의 상관관계를 도출해 보며, 주어진 아크릴 실린더를 수조 중앙에 띄울 수 있는 평형방정식을 유도하고 유도된 공식으로부터 그 무게를 계산해 보는 것에 목적이 있다.실험은 다음과 같이 진행되었다. 먼저 아크릴 잠수함을 띄울 수조에 물을 채우고, 물의 밀도를 판단하기 위하여 온도를 측정해 주었다. 그 후 아크릴 실린더의 부피를 계산하기 위해 길이를 측정하였고 이것을 이용하여 부피를 구하였다. 아크릴 실린더의 부피와 토대로 중성부력 상태일 때의 평형방정식을 통해 필요한 무게를 구해낼 수 있었다.추를 이용하여 구한 무게를 맞춘 후 한쪽으로 추가 쏠리지 않게 조심하여 수조에 띄워 주었다. 하지만 정확히 그 무게를 맞추어 넣었을 때는 중성부력을 이루지 못하였다. 그리하여 중성부력을 가지는 무게 계산한 것을 중심으로 무게를 조정하여 Figure 22와 같은 중성부력을 관찰해 볼 수 있었고, 중성부력뿐만 아니라 Figure 21과 같은 양성부력과 Figure 23과 같은 음성부력 상황도 관찰할 수 있었다.중성부력을 가지기 위한 조건들을 파악할 수 있었고, 중성부력을 위해서는 섬세한 조정이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 고려하지 못한 부분의 부피나 미세한 무게 변화에 의해서도 중성부력이 깨질 수 있었다. 또한 모형 잠수함을 이용한 실험을 통해 균형이 흐트러졌을 때 중성부력의 무게임에도 떠오르거나 가라앉을 수 있는 것을 확인하고 잠수함에게 있어서 균형을 유지하는 것이 중요하다고 판단하였다.2. Experiment실험에서 사용되는 시약은 따로 없고, 아크릴 실린더로 만든 잠수함을 잠수시키는 물을 받는 용도의 수조, 잠수함 역할을 할 속이 빈 원통형 아크릴 실린더, 아크릴 실린더 속 무게를 조절하기 위한 추, 아크릴 실린울을 이용해 실험을 진행하였다.Figure 14. 수조 Figure 15. 아크릴 실린더 Figure 16. 추 Figure 17. 저울실험하기 전 먼저 Figure 18과 같이 수조에 물을 채우고, 물의 온도를 측정해 주었다. 아크릴 실린더의 길이를 측정하였고 이것을 이용하여 부피를 구하였다. 부피를 토대로 중성부력 상태일 때의 평형방정식을 통해 필요한 무게를 구해낼 수 있었다. 추를 이용하여 구한 무게를 맞춘 후 한쪽으로 추가 쏠리지 않게 조심하여 수조에 띄워 주었다.Figure 18. 물 채운 수조 Figure 19. 물 온도 측정 Figure 20. 실린더 부피 측정중성부력를 가지는 무게 계산한 것을 중심으로 무게를 조정하여 Figure 22와 같은 중성부력을 관찰해 볼 수 있었고, 중성부력뿐만 아니라 Figure 21과 같은 양성부력과 Figure 23과 같은 음성부력 상황도 관찰할 수 있었다.Figure 21. 양성부력 Figure 22. 중성부력 Figure 23. 음성부력Figure 21, 22, 23과 같이 양성, 중성, 음성부력일 때의 각각의 무게는 Figure 24, 25, 26과 같이 나타난다.Figure 24. 양성부력 무게 Figure 25. 중성부력 무게 Figure 26. 음성부력 무게양성부력중성부력음성부력무게(g)2017.62113.02133.9Table 1. 실험에서 측정한 양성, 중성, 음성부력일 때의 무게3. Result & Discussion- Result먼저 수조는 주어진 수조를 사용하여 따로 수조의 크기는 측정하지 않았다. 사용한 물의 온도를 측정하였는데 물의 온도는 Figure 15를 보면 알 수 있듯이 12°C였다. 그다음으로 아크릴 실린더의 부피를 측정하기 위한 길이를 수집하였다. 측정한 길이들을 그림으로 나타내 보았다.Figure 27. 측정한 길이를 나타낸 아크릴 실린더 그림그림을 토대로 아크릴 실린더의 부피를 구해보면, (아크릴 실린더의 부피) = (큰 원통의 부피) + 3(작은 원통 모양의 부피)를 통하여 구한 아크릴 실린더의 부피 V는 다음과 같다.V=pi TIMES (5cm) ^{2} TIMES (25.5cm)+3 TIMES pi ` times(1.7cm)^2 times (3cm)=2084.478cm^3 중성부력이 작용하는 무게를 구하기 위해 앞서 다음과 같이 구했던 평형방정식을 이용한다. 중성부력 상태일 때는 힘이 평형을 이루고 있고 정지상태로 존재하기 때문에 유체 내에서 운동하는 물체에 작용하는 항력은 0이 되고, 물체에 가해지는 알짜힘은 0이 되어야 한다. 따라서 부력은 생략되고,F _{n e t} =F _{g} -F _{b} =0이와 같이 나타낼 수 있고, 정리하면F _{g} =F _{b}이다. 부피가 V인 물체가 액체 안에 잠겨 있다고 가정하면 부력은F _{b} = rho _{f} Vg로 나타낼 수 있는데, 이때rho _{f}는 액체의 밀도이며,V는 액체에 잠긴 물체의 부피이고, g는 중력가속도이다. 중력과 부력을 풀어서 식을 써보면mg= rho _{f} Vg이고, 양변의 g를 소거하면m= rho _{f} V 가 된다. 이렇게 구한m= rho _{f} V 식을 이용하여 중성부력을 위한 잠수함의 무게를 계산할 수 있다. V는 앞서 구한2084.478cm ^{3}을 대입하면 되고,rho_f에는 12°C의 물의 밀도인0.99952g/cm ^{3}을 대입하면 된다. 중성부력을 가지도록 하는 잠수함의 무게 m은m=0.99952g/cm ^{3} TIMES `2084.478cm ^{3} =2083.5g이다.하지만 2083.5g의 무게를 맞추어 수조에 넣어보았을 때 물의 표면으로 떠오르는 모습을 보였다. 미소하게 무게를 계속 바꾸어가며 측정했는데 작은 변화에도 뜨거나 가라앉아 중성부력을 맞추기 위해 시도하는 횟수가 많이 걸렸다. 이를 통해 실제 잠수함에서도 균형을 이루는 것이 중요한 부분이라는 것을 알 수 있었다. Figure 22와 같이 중성부력을 보였던 무게는 구한 이론값 차이가 나는 2113.0g이었다. 구한 무게와 실제 사용되는 무게는 29.5g이었고 이에 {측정값-이론값} over {이론값} RIGHT |times100으로 구할 수 있고 구하면오차율= LEFT | {2113.0-2083.5} over {2083.5} RIGHT | times100=1.4159%이었다.이렇게 구해진 값을 토대로 앞서 구한 것과 반대로 구한 무게를 이용하여 잠수함의 부피를m= rho _{f} V 이 식을 이용해서 구해보면2113.0g=0.99952g/cm ^{3} TIMES `V이고,V= {2113.0g} over {0.99952g/cm ^{3}} =2114.014cm ^{3}가 나왔다. 실제로 중성부력 무게를 구하기 위해 사용한 부피 값인2084.478cm ^{3}에서 약간의 오차가 발생한 것을 확인할 수 있었다. 구한 부피의 오차율은 다음과 같다.오차율= LEFT | {2114.014-2084.478} over {2084.478} RIGHT | TIMES 100=1.416949% 실험에서 구한 양성, 음성부력의 무게 값을 이용하여 그 무게가 중성부력을 가지기 위해 필요한 부피를 구해보면 앞서 중성부력 무게를 이용하여 부피를 도출한 것과 같이m= rho _{f} V 를 이용해서 양성부력 무게일 때 이것을 중성부력으로 만들기 위해 어떤 부피를 가져야 할지 구해보면V= {2017.6g} over {0.99952g/cm ^{3}} =2018.6cm ^{3}이고, 음성부력일 때는V= {2133.9g} over {0.99952g/cm ^{3}} =2134.9cm ^{3}의 부피일 때 중성부력을 가지게 된다.양성부력중성부력음성부력무게(g)2017.62113.02133.9중성부력을 가지기 위한 부피(cm ^{3})2018.62114.02134.9Table 2. 양성부력, 중성부력, 음성부력 무게일 때 중성부력을 가지기 위한 부피- Discussion오차가 발생한 이유는 먼저 정확히 무게의 균형을 맞추지 않은 것이라고 생각한다. 앞서 제시된 Figure 17~19의 사진들을 보면 알 수 있듯이 아크릴 실린더 잠수함이 한쪽으로 치우쳐져 있는 것생한 것이라고 추측한다. 무게를 맞추기 위하여 구 모양의 추를 사용하였기 때문에 한쪽으로 조금 치우치더라도 나머지 추들도 쏠린 쪽으로 쏠리는 현상이 발생하여 눈에 띄게 기울어짐이 관찰된 것 같다. 이렇게 눈에 보일 정도로 큰 치우침이 발생해 중성부력을 띨 수 있는 무게임에도 불구하고 떠오르는 양성부력이나 가라앉는 음성부력을 띤 것 같다. 그리하여 실험을 통해 구한 중성부력에 필요한 잠수함의 무게에 오류가 있는 것이라고 생각했다.또 다른 이유는 사용한 유체가 순수한 물인 증류수가 아닌 수돗물을 사용한 것도 영향을 미쳤다고 생각했다. 그렇게 생각한 이유는 수돗물은 순수한 물보다 다양한 불순물이 포함되어 있기 때문에 수돗물이 증류수보다 더 큰 밀도 값을 가질 것이라고 생각하였고 이에 따라 실제로 구한 이론값의 필요한 잠수함 무게보다 실제로는 더 큰 무게가 필요했을 것이라고 생각된다.그리고 수조 속 물의 온도를 측정하였는데 이때 실험실 내부의 온도와 물의 온도가 평형을 이루었을 때 측정한 것이 아닌 물을 받자마자 측정한 것이어서 실험실 내부 온도와 평형을 이루며 물의 온도가 변화하였고 이에 따라 물의 밀도 또한 변화하여 이론적으로 계산한 값과 실제 실험을 통해 계산한 값이 달라졌을 수도 있겠다고 생각하였다. 하지만 작은 온도변화로 인한 밀도변화는 미비하므로 실험 오차에 큰 영행을 미치지는 못하였을 것이라고 추측된다.마지막으로는 아크릴 실린더에 무게를 맞추는 추를 채워 넣고 윗부분의 구멍을 막는 고무가 있는데 이 고무가 아크릴 실린더의 부피보다 튀어나오는 모습을 사진들에서 볼 수 있었다. 하지만 잠수함의 부피를 구하는 과정에서 고무로 인해 확장되는 부피는 고려하지 못하였다. 중성부력의 상태일 때는 모든 부피가 유체 내에 잠기기 때문에 고무마개 또한 자신의 부피만큼 물을 밀어내게 된다. 이때 고무 부피만큼의 유체의 무게가 부족하게 계산되었기 때문에 이론값보다 실험값의 크기가 더 크게 나온 것으로 추측했다. 앞서 중성부력을 가지도록 하는 잠수함의 무게인 2083.5g을 이피인

공학/기술| 2024.09.10| 7페이지| 2,500원| 조회(114)

레포트, 화공, 화학공학, 단위조작, 부력, 결과레포트, 단위조작및실험

미리보기

닫기