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유체역학 실험 예비 레포트

실험제목예비 Report유체역학 실험년반조월 일실험목적-Bends, 확대, 수축 및 게이트 벨브를 포함한 다양한 파이프 부속물을 통과하는 loss factor를 결정할 수 있다.-베르누이 식의 유효성을 조사하기 위해 베르누이 식을 적용할 때 converging duct 또는 diverging duct에서 물의 일정한 흐름을 조사한다.-Laminar, transitional, turbulent 파이프 흐름을 관찰한다.학번성명기기 및 초자이론적 배경1. 베르누이 식베르누이 식은 유체가 가진 에너지의 총량이 일정하다는 것을 수식으로 나타낸 것이며 유체의 속도와 압력, 위치 에너지 사이의 관계를 나타낸 식이다. 흐름의 속도가 빠른 곳에서는 압력이 낮아져야 하고, 속도가 느린 곳에서는 압력이 높아져야 한다.{v _{1}^{````2}} over {2} +gh _{1} + {p _{1}} over {rho } `=` {v _{2}^{````2}} over {2} +gh _{2} + {p _{2}} over {rho } 베르누이 식에서 유체는 비압축성이어야 하고 압력이 변하는 경우에도 밀도는 변하지 않아야 한다, 유선이 경계층을 통과해서는 안된다, 점성력이 존재하지 않아야한다, 정상상태여야 한다, 하나의 유선에 대해서만 적용된다는 가정을 만족해야한다.2. 레이놀즈 수Reynolds는 층류와 난류를 구분하기 위해 무차원수인 레이놀즈 수를 제안하였다. 레이놀즈 수가 크면 관성력이 지배적이고 작으면 점성력이 우세하다는 것을 뜻한다.Re`=` {rho DV} over {mu } `=` {dV} over {v} 여기서 Q: 유량(cm3/s), Re: 레이놀즈 수, ρ: 유체의 밀도(g/cm3), V: 유체의 평균 속도(cm/s), d: 관의 직경(cm), μ: 점성계수(g/cm·s), ν: 동점성계수(cm2/sec) 이다. 이때 Re

공학/기술| 2021.04.28| 3페이지| 1,500원| 조회(297)

화공, 실험, 유체역학, 화학, 화학공학과

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선형 열전도 실험 예비 레포트

실험제목예비 Report선형 열전도 실험2020년반조04월 5일실험목적-균일한 평판 벽을 통하여 정상 상태 에너지의 전도가 일어날 때 온도 분포를 측정하고 열 흐름 변화의 영향을 설명할 수 있다.-정상 상태의 열전도가 진행될 때, 상이한 재료가 직렬로 포개진 막대에서 Fourier Rate Equation을 이용해 총괄 열전달 계수 k를 구할 수 있다.학번성명기기 및 초자HT10XC Heat Transfer Service UnitHT11C Computer Compatible Linear Heat Conduction Accessory이론적 배경1. 열전달 종류-열전달이란 온도 차이로 인해 발생하는 에너지의 전달을 뜻한다. 단, 물체 내부에서의 열 이동은 열전도라고 한다.-전도: 인접 분자 간의 에너지 및 엔트로피를 전달하는 현상이며 고체 또는 정지상태의 유체 내에서 발생한다.-대류: 공기와 같이 가열된 유체가 이동하는 현상이며 고체표면과 운동 유체 사이에서 불규칙한 분자운동과 거시적 유체의 유동으로 발생한다.-복사: 매개물질 없이 열이 전달되는 방법으로서 빛의 속도로 전달되므로 3가지 전달 방법 중 전달 속도가 가장 빠르다. 가열된 표면의 방출에서 다른 표면에서의 흡수까지 전자기 복사로 에너지를 전송한다.2.전도-임의의 물질에서 열에너지가 물질의 이동 없이 고온부에서 저온부로 연속적으로 전달되는 현상으로 고체, 액체, 기체에서 모두 일어나지만, 주로 고체 내부에서 일어난다.-물질의 종류에 따라 열전도 정도가 다르기 때문에 이를 '열전도도(k)'로 표시하여 나타낸다. 열전도도는 물질마다 고유한 값을 가지며 그 값이 높을수록 열전달이 잘된다.-열전도의 매개체로는 분자운동에 의한 에너지 이동과 자유전자에 의한 에너지 이동으로 나눌 수 있다.3. 정상상태, 비정상상태-정상상태: 물질의 운동상태가 시간의 흐름에 따라 변하지 않고 그대로인 상태. 유체의 경우 시간이 변해도 유체 내각점의 속도가 변하지 않는 것을 말하며 열전달 과정에서는 열의 축적이 없을 때, 열전달 속도가 일정하게 유지될 때를 뜻한다.-비정상상태: 시간이 변화함에 따라 농도나 온도 등이 변하는 상태. 열전달 과정에서 열의 축적이나 소실로 인하여 전달 속도가 시간에 따라 변한다.4. Fourier 법칙전도는 전도 매질의 두 부분 사이에 온도차가 있을 때만 일어난다. 이 온도차는 에너지의 흐름을 일으킨다. 두께가 Δx, 단면의 넓이가 A, 반대편 두 면이 서로 다른 온도 Tc와 Th (Th>Tc) 상태인 두꺼운 널빤지가 있다고 하면 널빤지는 높은 온도 영역으로부터 낮은 온도 영역으로 열전도에 의해서 에너지가 전달된다. 열에너지 전달률 P=Q/Δt는 널빤지의 단면 넓이와 온도 차이에 비례하고 널빤지의 두께에 반비례한다.P```=` {Q} over {TRIANGLE t} ∝{A TRIANGLE T} over {TRIANGLE x} Q의 단위가 J이고 Δt의 단위가 s이면, P의 단위는 와트(W)이다. P는 일률인데 열에 의해 전달되는 에너지의 시간 비율이다 두께가 dx이고 온도차가dT인 얇은 관에 대한 전도의 법칙은P```=``kA BULLET {dT} over {dx}5. 단일 평판과 복합 평판에서의 열전도-단일 평판:단일 평판에서 두께 (△x)와 면적(A)의 평면 벽이 온도 차이 (△T)를 보이는 경우 벽을 통한 전도에 의한 단위 시간당 열 전달량(Q)는 다음과 같이 나타낼수 있다.Q``=`-kA {TRIANGLE T} over {TRIANGLE x} -복합 평판: 서로 다른 재질로 구성된 벽에서 각 층간에 열적 접촉이 잘 되어 있어 계면에서의 온도 강하가 없다고 가정한다면 다음 그림과 같은 모습이다.연속성을 위해 중첩된 구간을 통한 정상상태에서 전열량은 같아야 하므로Q``=Q _{1} ``=Q _{2} ``=Q _{3} 각 평판에서의 열 전달량을 나타내면Q` _{1} `=`k _{1} A {T _{1} -T _{2}} over {L _{1}} ``` rarrow ```T _{1} -T _{2} `=` {Q BULLET L _{1}} over {k _{1} A}Q` _{2} `=`k _{2} A {T _{2} -T _{3}} over {L _{2}} ``` rarrow ```T _{2} -T _{3} `=` {Q BULLET L _{2}} over {k _{2} A}Q` _{3} `=`k _{3} A {T _{3} -T _{4}} over {L _{3}} ``` rarrow ```T _{3} -T _{4} `=` {Q BULLET L _{3}} over {k _{3} A}RARROW T _{1} -T _{4} `=`Q( {L _{1}} over {A BULLET k _{1}} + {L _{2}} over {A BULLET k _{2}} + {L _{3}} over {A` BULLET k _{3}} )RARROW Q``=` {T _{1} -T _{4}} over {{L _{1}} over {A BULLET k _{1}} + {L _{2}} over {A BULLET k _{2}} + {L _{3}} over {A` BULLET k _{3}}} 이때, 열저항 R (R _{t`} ``=` {L} over {A BULLET k})을 이용해 나타내면 다음으로도 나타낼 수 있다.Q``=`( {T _{1} -T _{4}} over {R _{t1} +R _{t2} +R _{t3}} ) 따라서 복합 평판에서의 전체 열전달은 평판을 구성하는 각 물질에서의 열저항의 합과 처음 평판과 끝 평판의 온도차에 의해서 구할 수 있다.복합된 평판에서는 총괄 열전달계수 U를 사용할 수 있다.Q``=`U BULLET A(T _{1} -T _{4} )`` RARROW `U``=` {Q} over {A(T _{1} -T _{4} )}{1} over {U} `=` {L _{1}} over {k _{1}} + {L _{2}} over {k _{2}} + {L _{3}} over {k _{3}} `=`R실험방법HT11C Linear Heat Conduction 프로그램을 사용하여 실험을 진행한다.-exercise A: 정상상태에서의 uniform wall에서의 열전도 실험1. 프로그램에 들어가 Power On 버튼을 눌러 컨트롤러를 킨다.2. Flow control과 Heater control을 이용해 냉각수의 유량을 1.0L/min 으로, voltage를 9V로 맞춰준다.3. 온도가 안정화 되면 초록색 ’go‘ 버튼을 눌러 단일 평판의 위치별 온도를 측정하고 ’view table’을 통해 데이터를 확인 한다.4. HT11C가 안정화 되고 voltage를 12V, 17V, 21V로 바꿔가며 앞의 실험과정을 반복한다.

공학/기술| 2021.04.28| 4페이지| 1,500원| 조회(245)

화공, 실험, 화학, 열전도, 화학공학과

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액체-액체 추출 실험 예비 레포트

실험제목예비 Report액체-액체 추출 실험년반조월 일실험목적분배법칙의 대표적인 응용의 예로 추출 조작 중에서 액체 혼합물(증류수+에탄올95%)의 원액에 용제(클로로포름)를 작용시켜서 혼합물 중에 있는 특정의 물질을 다른 물질에서 분리하는 조작이다.학번성명기기 및 초자혼합용액 1: 에탄올+증류수(30% 용액), 용매(solvent): 트라이클로로메테인,이론적 배경1. 추출과 증류-추출: 액체 또는 고체 혼합물에 적당한 용매를 가하여, 그 혼합물에 함유된 목적으로 하는 특정 물질을 용매에 옮겨 분리하는 것을 추출이라 한다. 간단하게 용해도 차이를 이용하거나 산-염기 혹은 킬레이트 생성 등의 화학 반응을 이용할 수 있다.-증류: 가열 및 냉각 과정에 의해 액체를 정제하는 과정으로 액체 혼합물에서 성분의 끓는점이 다른 것을 이용한다.-혼합물 속 성분을 분리할 때 증류는 성분들의 끓는점 차이를 이용해 가열과 냉각 과정을 거치고 액상 혼합물에만 적용 가능하다는 특징을 가지고 있으며 추출은 성분들의 용해도 차이를 이용하고 액상과 고체상 혼합물에 적용 가능하다.2. 액체-액체 추출(liquid-liquid extraction)액체-액체 추출은 보통 비점이 비슷하여 증류로서는 성분 분리가 불가능하거나 증류 온도에서 2 성분중의 한 성분이 분해 될 수 있거나 공비혼합물을 형성할 경우에 사용하며 제 3의 물질(서로 증류 또는 다른 방법에 의해서 분리가 가능한 물질을 넣어 추출 액상과 추출상의 두 액층으로 갈라서 원하는 물질을 분리한다. 액체 추출을 잘하기 위해서는 기체흡수나 증류에서처럼 두 상을 잘 접촉시켜 물질전달 속도를 높여야한다. 하지만 액체-액체 추출에서는 두 상이 모두 액체이기 때문에 점도가 비교적 크므로 두 상을 혼합분리하기가 쉽지 않다. 따라서 외부에서 기계적인 에너지를 가해 혼합이나 분리를 도와주는 경우가 많다. 액체-액체 추출법은 생체 시료 분석, 식품 시료 분석, 환경 시료 분석 등에 적용 가능하다.3. 액체-액체 추출 장치-회분식 추출장치: 터빈이나 프로펠러 교반기를 가진 탱크를 사용해 교반조에 분리하고자 하는 혼합물을 넣고 일정 시간동안 심하게 교반 시킨 후 교반기를 정지시켜 중력에 의해 생성된 경계층을 이용해 두 물질을 분리 시키는 방법을 이용한다.-연속식 추출장치: 용액과 용질의 필요 접촉횟수가 많거나 용액의 양이 많으면 회분식 장치를 여러번 쓰는 것보다 연속식 추출장치를 쓰는 것이 더 경제적이다. 연속식 장치에는 혼합침강기, 분무 추출탑, 충전 추출탑, 다공관탑, 교반탑 추출기, 맥동탑, 원심추출기 등이 있다.4. 액체 상호용해도일정한 온도에서 두 종류의 액체가 완전하게 섞이지 않고 두 층으로 평형을 이룰 때, 한 층의 액체 성분이 다른 층에 용해된 정도를 의미한다. A, B라고 하는 순수한 액체를 혼합할 때, 완전히 섞이지 않고 서로 평형한 두 상으로 나뉘어 공존하는 경우가 있다. 이때 하나의 상에서는 많은 A 속에 약간의 B가 녹아 있고, 다른 상에서는 반대로 용해되어 있다.5. 분배법칙+분배계수일정한 온도에서 용매 A, B가 섞이지 않고 층을 이루고 있을 때, A, B에 모두 녹는 물질 C를 가하여 섞어주면 각 용매에 녹은 C의 농도의 비는 일정하다.{C _{B}} over {C _{A}} =K (CA: 용매 A에 녹는 C의 농도(gmol/cm3), CB: 용매 B에 녹는 C의 농도(gmol/cm3), K: 분배계수)실험방법1. UELLC 프로그램을 키고 Start를 누른다.

공학/기술| 2021.04.28| 2페이지| 1,500원| 조회(394)

화공, 실험, 화학, 추출, 화학공학과

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막분리 공정 실험 예비 레포트 평가A+최고예요

실험제목예비 Report막분리 공정 실험년반조월 일실험목적에너지 소비가 적은 역 삼투막을 이용해 무기물(NaCl)을 분리하여 농도, 온도, 압력에 따른 분리 공정을 이해하고 장치의 조작 방법을 습득한다.학번성명기기 및 초자막분리 실험 장치, 전도도계이론적 배경1. 삼투 및 역삼투 현상-삼투현상: 삼투현상은 반투과성막으로 분리된 두 용액 사이에서 용매가 용질의 농도가 낮은 용액에서 높은 용액 쪽으로 분리막을 통과하여 이동하는 현상이다. 이동에 필요한 힘은 용질의 농도차에 의한 화학퍼텐셜이고, 용매의 이동으로 농도가 높은 용액 측에 작용하는 압력을 삼투압이라고 한다.-역삼투현상: 반투막을 사이에 두고 저농도의 용매와 고농도의 용액이 있을 때 고농도의 용액에 삼투압 이상의 압력을 가하게 되면 고농도 용액에 있던 용매가 저농도의 용액 쪽으로 역류하게 되는데 이를 역삼투현상이라고 한다. 역삼투는 유기물의 침착현상이 적고 상온에서 조작 가능하다는 장점을 가지고 있으며 이를 이용해 해수담수화, 폐수처리, 유용물질회수, 의약품 분리 등 많은 분야에 사용되고 있다.삼투현상과 역삼투현상2. 역삼투막 특성역삼투막은 일반적으로 1MPa 이상의 조작 압력하에서 10A 내외의 공극 크기를 갖는 반투막을 사용하여 수중의 염 등 주로 저분자 물질을 분리하는데 사용된다. 유기물보다 무기물을 잘 분리하고 전해질은 비전해질보다 잘 분리할 수 있다. 전해질의 경우 하전이 높을수록 분리성이 높으며 비전해질의 경우는 분자의 크기가 클수록 잘 제거된다. 무기 이온 제거율은 그 이온 특유의 수화 값과 수화이온 반경에 따라 영향을 받고 이온 반경이 큰 이온은 잘 제거된다.3. 배제도, 투과량, 농축도Feed concentrationPermeate concentrationreject concentration분리하고 싶은 혼합물의 처음 농도(feed concentration): Cf, 막분리를 통해 걸러지고 막을 통과한 용액의 농도(permeate concentration): Cp (Cf보다 농도가 더 높음), 막분리를 통해 걸러지고 막을 통과하지 못한 용액의 농도(reject concentration): Cr-배제도: 막분리를 시켰을 때 막을 투과하지 못한 정도를 뜻한다.배제도R`=`1- {C _{p}} over {C _{f}} 배제도가 1에 가까울수록 많이 걸러졌다는 뜻이고 0에 가까울수록 적게 걸러졌다는것을 의미한다.-투과량: 시간에 따라 얼마나 많은 용액이 투과했는지를 뜻한다.투과량J`=` {permeate`volume} over {time`}-농축도: 처음 넣어주었던 용액의 농도에 비해 막분리를 시켜준 후의 농도가 얼마나더 농축이 됐는지 나타내준다.농축도D`=` {C _{r} -C _{f}} over {C _{f}}4. Pusch의 선형 모델여러 가지의 R, J 간의 상관관계식으로{1} over {R} `=`A`+B`` {1} over {J} 으로 표현된다.이때 R과 J를 선형화한 A, B값을 구했을 때 A값이 1에 가까우면 막으로서 유용한 것이다. (배제율이 높을수록 A는 1에 가까움) B값은 국부용질 투과도라 하며 배제율이 높은 막일수록 작은 값을 가진다.실험방법1. Main power를 켠 후 low pressure pump를 켜서 원수가 순환이 잘 되는지 확인한다.2. 원수(1번호스)를 비커에 받은 후 전도도를 측정한다. (3회)3. Bypass valve를 잠근 후 high pressure pump 스위치를 켠다.

공학/기술| 2021.04.28| 3페이지| 1,500원| 조회(299)

화공, 실험, 화학, 막분리, 화학공학과

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대류 및 복사 열전달 실험 예비 레포트

실험제목예비 Report대류 및 복사 열전달 실험년반조월 일반조실험목적-자연대류 조건에서 복사열과 대류열이 어떻게 전달되고 이의 변화 요인은 어떤 것들이 있는 지 알아본다.-전압(온도)을 증가시키면서 열전달에서 대류와 복사 중 어떤 것이 지배적인 영향을 끼치는 지 알아본다.-전체 공급된 열이 대류열과 복사열의 합과 일치하는 지, 이 때 일치하지 않는다면 그 이유가 무엇인지 알아본다.학번성명기기 및 초자HT10XC Heat Transfer Service UnitHT14C Combined Convection and Radiation이론적 배경1. 대류, 복사?대류:-공기와 같이 가열된 유체의 이동,-고체표면과 운동 유체 사이에서 불규칙한 분자운동과 거시적 유체의 유동으로 발생-특정 에너지 값을 가진 물질이 온도가 다른 표면의 근처를 흐르게 될 때의 에너지 교환 방식으로 강제대류와 자연대류로 구분-예시: 주전자 아래쪽을 가열하여 물을 끓이면 물이 전체적으로 따뜻해진다.?복사:-물체가 내뿜는 열을 파동의 형태로 전달하기 때문에 매질이 필요 없다. 열전달 중에서 복사에 의한 에너지 전달이 가장 빠르고 진공 속에서도 감소되지 않는다.-예시: 햇볕을 쬐면 따뜻해진다. / 전자레인지로 음식을 데운다.2. 자연대류와 강제대류-자연대류: 유체의 온도가 상승하면서 밀도가 감소함에 따라 생성된 부력에 의해 유체가 흘러 에너지가 전달되는 현상이다. 자연 대류 유속은 강제 대류에 비해 더 작기때문에 열전달 계수도 보통 더 작다.-강제대류: 유체를 수직 방향으로 운동시킬 수 있을 만한 힘이 강제적으로 작용하여 발생하는 현상으로 높은 산맥과 같은 장애물에 의한 지형성 상승과 대기의 전선면을 따라 따뜻한 공기가 찬 공기의 위로 상승하는 현상. 저기압 중심 부근에서의 기류의 수평 수렴, 난류에 의한 소규모의 대류 현상 등이 예이다.3. 열전달계수 계산, 필요 인자들뉴턴의 냉각법칙에서 한 온도(Ts)에서 다른 온도(Tf)의 주변 유체로 방사되는 열전달은Q``=`hA(T _{s} -T _{f} ) (A: 열전달이 일어나는 평면 [m2], Q: 들어오거나 나가는 열류 (J/s=W))로 나타낸다. 이때 h를 열전달계수라고 하고 단위는 W/m2?K 이다. 따라서 열전달 계수는h``=` {A(T _{s} -T _{f} )} over {Q}로 구할 수 있다. 복사에 대한 열전달 계수는h``=` sigma BULLET xi BULLET F {T _{s}^{```4} -T _{f}^{```4}} over {T _{s} -T _{f}} (sigma : Stefan Boltzmann 상수 = 56.7TIMES 10-9 [W m-2 K-4],xi : 표면 방사율, F = 1 = view factor)로 계산할 수 있다.자연 대류에 대한 열전달 계수는H _{C _{m}} = {(kNu _{m} )} over {D}[Wm-2K-1], 이 식을 단순화시키면Hc _{m} =1.32[ {(Ts-Ta)} over {D} ] ^{0.25} 와 같이 나타낼 수 있다.강제 대류에 대한 열전달 계수는Hf _{m} = {k} over {D} NU _{m}[Wm-2K-1]로 나타낼 수 있다.실험방법HT14C Combined Convenction and Radiation 프로그램을 사용한다.Exercise A: Twmperature distribution (자연대류)1. 프로그램을 실행하고 Exercise A를 선택해 Load 한다.2. Power On 버튼을 눌러 기기를 활성화 시키고 Heater Control로 voltage를 5V, 8V 12V, 15V로, Flow Control를 0m/s로 설정한다.3. 온도가 안정화 된 다음 초록색 Go버튼을 눌러 실험값을 측정하고 view table로 측정값을 확인한다.Exercise C: The effect of forced convection (강제대류)1. 프로그램을 실행하고 Exercise C를 선택해 Load한다.2. Power On 버튼을 눌러 기기를 활성화 시키고 Heater Control로 voltage를 15V로, Flow Control를 조절하여 Air velocity가 0.5m/s, 1m/s, 2m/s, 4m/s 로 설정한다.

공학/기술| 2021.04.28| 2페이지| 1,500원| 조회(234)

화공, 실험, 열전달, 화학, 화학공학과

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