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임베디드 시스템 개론 지하 유류 저장탱크 관리를 위한 UML 다이어그램

- 주유소 지하유류저장탱크 관리를 위한 UML Diagram -XXX◎ 최종 완성 UML◎ UML 설명-버튼이 고른 태스크의 따라 부표 인터럽트 루틴 혹은 온도 인터럽트 루틴이 실행되어 각각에 맞는 태스크를 수행한다. 또한, 타이머를 작동하여 일정 시간이 지나면 사용자의 버튼 태스크가 없어도 유류저장장치 내부에서 독자적으로 부표 측정 모듈과 온도 측정 모듈을 실행시켜 값을 보냄으로써 가스가 넘친다거나 일정 온도가 넘어 일어나는 사고를 예방한다.- 유류 양·온도 전송 모듈 안에 있는 것들은 ‘컴포넌트’라는 요소로 즉 내부의 변수를 상징하고 있다. 각각 태스크에서 구한 값들을 유류 양·온도 전송 모듈 내부에 있는 변수에 복사함으로써 공유데이터 문제를 해결했다. 또한, 가스가 넘치거나 온도가 일정 이상으로 넘어갔을 시 위험 경보 알림 변수에 값을 두어 서버 컴퓨터로 데이터 전송 시 경보가 울리도록 해놨다. 타이머를 둔 이유는 1초 간격으로 와이파이 모듈로 데이터를 전송할 수 있도록 하기 위함이다.- 디스플레이 태스크와 인쇄 양식 태스크는 서버 컴퓨터로부터 데이터를 요청해 디스플레이에 정보를 띄우거나 프린터로 인쇄를 한다. 또한, 서버 컴퓨터가 받은 데이터 중 위험 경보 알림 변수가 값이 있으면 스피커로 위험 경보를 알려 사용자에게 위험을 알릴 수 있도록 하였다.- 이 버튼을 통해 버튼 인터럽트 루틴을 발생시켜 이어서 부표 인터럽트 루틴 혹은 온도 인터럽트 루틴을 실행시키는데 큐(Queue)를 둔 이유는 주어진 과제에서 지하 유류저장 탱크가 최대 8개이기 때문이다. 예를 들어 1번 탱크에서 온도 체크를 하는 도중 2번 탱크 양을 점검해달라고 요청이 와버리면 시간 내 측정을 완료하지 못한 태스크들의 저장 값들이 꼬여버릴 것을 염두 하여 큐를 두었다. UML 상에서는 큐를 작게 그렸지만 적어도 8개의 탱크의 태스크를 수용하려면 최대 큐의 크기를 더 크게 해야 할 것이다.

공학/기술| 2019.06.01| 4페이지| 2,000원| 조회(274)

uml, 임베디드, starUML, uml다이어그램, 지하유류저장탱크

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컴퓨터 네트워크 텀프로젝트 - 가상 네트워크 구현&라우팅 프로토콜 평가A+최고예요

컴퓨터 네트워크최종 텀프로젝트 보고서컴퓨터 공학과xxx목차1. 과제개요2. 하나의 라우터로 구성된 네트워크2.1 가상머신과 라우터 설정2.2 각각의 서브넷 연결 결과2.3 웹서버2.4 DHCP서버2.5 DNS서버3. 세 개의 라우터로 구성된 네트워크와 라우팅 프로토콜3.1 가상 머신 설정과 라우터 설정- Static Routing3.2 라우팅 프로토콜- RIP- OSPF- BGP4. 결론1. 과제 개요라우터로 연결된 소규모 네트워크를 구성하고 인터넷의 각종 서버를 구축하여 네트워크 동작을 확인한다. 그러나 실제 라우터 장비와 서버 컴퓨터를 사용하는 것은 무리가 있으므로 라우터 네트워크와 가상 머신 으로 대체하였다.이번 프로젝트에서 사용한 가상 머신은 Oracle VM VirtualBox,라우터 소프트웨어는 vyos(1.1.8)을 사용하였다.그 외에 서버 등의 소프트웨어는 설치 과정을 설명하며 함께 기술하겠다.2. 하나의 라우터로 구성된 네트워크- 목표: 하나의 라우터를 통해 각각 독립된 네트워크를 가진 PC 3대가 서로 통신을 하는 네트워크를 구성한다. 또한 웹서버를 사용하여 통신하고 DHCP 서버를 이용해 PC에 IP를 동적 할당하고 DNS서버를 이용해 도메인 네임으로 각 서버에 접속 가능하게 구성한다.2. 1 가상 머신 설정과 라우터 설정PC가 될 OS는 가벼운 리눅스 계열의 ‘ubuntu’로 하였다. 보고서에는 편의상 서브넷 혹은 subnet이라고 기술하겠다. 또한 Router1의 이름을 가진 라우터 소프트웨어는 개요에도 소개했듯이 vyos이다. 편의상 라우터라고 기술하겠다.우선 각각의 서브넷들은 독립된 네트워크를 가져야하기 때문에 내부 네트워크로 설정하였다. VirtualBox에서의 내부 네트워크는 이름이 같은 내부 네트워크끼리 통신을 할 수 있다. 또한 라우터에는 총 3개의 어댑터를 다음과 같이 설정했다.어댑터1 -> 내부 네트워크 : 10.0.1.1어댑터2 -> 내부 네트워크 : 10.0.2.1어댑터3 -> 내부 네트워크 : 10.0.3.1이렇게 설로 주소를 설정하는 행위와 혼동하지 않도록 한다.마찬가지로 서브넷들도 ubuntu를 실행하여 IP를 설정해주어야한다.DHCP서버를 아직 설치 및 실행하지 않았으므로 우선 수동으로 IP를 입력해준다.임의의 IP로 10.0.1.10을 설정하였고 라우터의 어댑터1에 설정하였던 게이트웨이 10.0.1.1을 입력하였고 subnet2와 3도 마찬가지로 진행하였다.2. 2 각각의 서브넷 연결 결과2. 3 웹서버? 웹서버 설치이번 프로젝트에 사용한 웹서버는 HTTP서버와 FTP서버를 사용하였다. 서브넷1과 3에는 HTTP서버를 2에는 FTP서버를 설치하였다.우선 HTTP서버는 ‘apache2’를 사용하였다.이번 프로젝트에서는 독립된 네트워크에서의 통신이 주 목적이므로 HTTP서버의 세부 설정은 따로 변경하지 않았다.다음은 FTP서버로 리눅스 계열에서 주로 사용되는 ‘vsftp’를 사용했다.또한 외부에서 접속 할 수 있도록 configure 파일을 열어 설정해주었다.? 웹서버 구동 확인FTP서버를 구동하고있는 서브넷2로 접속하는 모습이다. 그러므로 와이어샤크 패킷의 프로토콜에도 FTP로 되어있다.마찬가지로 HTTP서버를 구동하는 서브넷3으로 접속하였다.2. 4 DHCP 서버(Dynamic Host Configuration Protocol)◈ DHCP : 호스트의 IP주소와 각종 TCP/IP 프로토콜의 기본 설정을 클라이언트에게 자동적으로 제공해주는 프로토콜이다.다행히 vyos 자체에서 DHCP를 지원해주므로 별도의 서버 설치는 하지 않았고 vyos의 내부 설정을 이용하여서 IP를 동적 할당 할 수 있었다.다음은 vyos의 DHCP 설정 명령어이다.● set service dhcp-server shared-network-name LAN subnet 10.0.1.0/24 default-router ?‘10.0.1.1’ // 이 네트워크의 기본 라우터라는 것을 클라이언트에 알림● set service dhcp-server shared-network-name LAN subnet 10하여 네트워크 설정을 자동(DHCP)로 바꾸어주었다.이상 없이 DHCP가 작동하여 subnet1은 DHCP에서 시작 할당 주소로 주어진 ‘10.0.1.10’을 할당받았다. 또한 DHCP가 올바르게 동작하는지 다시 한 번 테스트 하기 위해 subnet3의 경우 IP 할당 시작 주소를 ‘10.0.3.33’ 같은 애매한 시작 주소를 주었다.2. 5 DNS 서버(Domain Name System)◈ DNS : 호스트의 도메인 이름을 호스트의 네트워크 주소로 바꾸거나 그 반대의 변환을 수행할 수 있게 하려고 사용된다. 특정 컴퓨터(또는 네트워크로 연결된 임의의 장치)의 주소를 찾기 위해, 사람이 이해하기 쉬운 도메인 이름을 IP 주소로 변환해준다.원래는 또 다른 가상 머신을 하나 더 구동시켜 DNS를 구동 시킬 생각이었지만 가성 머신을 구동하는 컴퓨터의 메모리 부족과 번거로움으로 인하여 서브넷1에 DNS서버를 설치하게 되었다.일반적으로 리눅스 계열에서 사용하는 DNS서버는 ‘bind9’이다.다음은 DNS서버 설치 후 내부 설정 명령어이다. 이번 과제에서 명시된 도메인은 example.com, example.org, example.edu였지만 알아보기 힘들어서 example 뒤에 각 서브넷의 숫자를 함께 붙여 명시해놓았다설정을 마친 후 각 서브넷1,2,3에 DNS를 받아올 서버 주소를 설정해주었다.다음은 그 결과 들이다.또한 subnet1에서 subnet3로의 traceroute를 해보았다.3. 세 개의 라우터로 구성된 네트워크와 라우팅 프로토콜192.168.1.2192.168.3.110.0.2.1192.168.1.1192.168.2.1192.168.2.2192.168.3.210.0.3.110.0.1.1- 목표: 3개의 라우터를 이용해 네트워크를 구성하고 라우팅 프로토콜을 설정하고 테스트해본다.3. 1 가상 머신 설정과 라우터 설정혼란 방지를 위하여 각각의 서브넷은 10.0.X.X 대역의 사설 IP를, 라우터간의 통신의 경우 192.168.X.X의 대역의 사설 IP로 설브넷1과 같은 네트워크)어댑터2 -> 내부 네트워크 : 192.168.1.1 (라우터2의 어댑터2와 같은 네트워크)어댑터3 -> 내부 네트워크 : 192.168.2.1 (라우터3의 어댑터3와 같은 네트워크)● 라우터2의 어댑터어댑터1 -> 내부 네트워크 : 10.0.2.1 (서브넷2과 같은 네트워크)어댑터2 -> 내부 네트워크 : 192.168.1.1 (라우터1의 어댑터2와 같은 네트워크)어댑터3 -> 내부 네트워크 : 192.168.3.1 (라우터3의 어댑터2와 같은 네트워크)● 라우터3의 어댑터어댑터1 -> 내부 네트워크 : 10.0.3.1 (서브넷3과 같은 네트워크)어댑터2 -> 내부 네트워크 : 192.168.3.1 (라우터2의 어댑터3와 같은 네트워크)어댑터3 -> 내부 네트워크 : 192.168.2.1 (라우터1의 어댑터3와 같은 네트워크)? Static Routing을 이용한 라우터 경로 설정우선 라우팅 프로토콜을 테스트 해보기 이전에 Static Routing(정적 라우팅)으로 각각의 라우터들을 연결해보았다.◈ Static Routing : 네트워크 관리자가 라우팅 테이블에 항목을 추가하여 수동으로 구성된다. 동적 라우팅과 달리 경로는 고정되어 있으며 네트워크가 변경되거나 재구성되어도 변경되지 않는다.● set protocols static route ‘목표 IP’ next-hop ‘거쳐야 할 라우터 IP’ distatce ‘거쳐야 할 라우터 개수’마찬가지로 라우터2 와 3도 설정해주었다.설정한 후 show protocols 명령어를 입력하면 지금까지 입력받은 프로토콜을 보여준다. 다음은 그 결과들이다.? 서브넷간의 통신- 아무런 라우터 설정도 하기 이전당연히 아무런 라우터 경로를 설정하지 않았으므로 서브넷 간의 통신이 불가.- StaicRouting 설정을 한 후라우터 설정을 마친 후 다시 핑 테스트를 한 결과 이상 없이 핑이 나간다.또한 서브넷1에서 서브넷2로 traceroute 한 결과 192.168.1.2(라우터2의 어댑터2)를 통해서 통의 최단 경로를 결정한다. 또, 유효 경로를 2개까지 채택하며, 고정 수치를 주어 동일 홉수의 경로가 있는 경우에 우선하는 경로를 제어하는 것이 가능하다.? RIP을 이용한 라우터 설정명령어 입력을 끝마친 후 show protocols 명령어로 확인한다.또한, 설정을 확인하고 나서 show ip route 명령어를 입력하여 route를 확인한다.위와 같이 목적지까지 도달하는데 경유 하는 어댑터들을 보여준? 서브넷간의 통신위와 같이 이상 없이 핑이 나간다.? 라우터의 고장 테스트라우터의 고장 테스트를 위해 라우터 1과 라우터 2를 연결하는 내부 네트워크를 끊었다. 즉 라우터1 측의 어댑터2를 ‘연결되지 않음’으로 바꿨다.그 결과 원래 192.168.1.2를 통해 연결 되었던 이전과 다르게 192.168.2.2 와 192.168.3.1을 통해 우회해서 목적지에 도달한다.? 와이어샤크 패킷 캡처위와 같이 프로토콜에 RIPv2가 출력된다.? OSPF(Open Shortest Path First)◈ OSPF: 최단 경로 우선 프로토콜이며 하나의 자율 시스템(AS)에서 동작하면서 내부 라우팅 프로토콜의 그룹에 도달한다? OSPF를 이용한 라우터 설정명령어 입력을 끝 마친 후 show protocols 명령어로 확인한다.또한 설정을 확인하고 나서 show ip route 명령어를 입력하여 route를 확인한다.라우터1에서 192.168.1.2, 192.168.2.2로 갈 수 있는 경로를 나타낸다.? 서브넷간의 통신위와 같이 이상 없이 목적지에 도달하여 traceroute 결과를 보인다.? 라우터의 고장 테스트라우터의 고장 테스트를 위한 고장 설정은 RIP와 마찬가지로 구성하여 진행한다.위의 서브넷간의 통신 결과와는 다르게 192.168.1.2를 통해 바로 연결 되지않고192.168.2.2 와 192.168.3.1을 통해 우회해서 목적지에 도달한다.? 와이어샤크 패킷 캡처위와 같이 프로토콜에 OSPF가 출력된다.? BGP(Border Gateway Protocol)◈ BGP하였다.

공학/기술| 2019.06.01| 26페이지| 4,000원| 조회(1,092)

리눅스, ftp, 라우팅, HTTP, 컴퓨터네트워크, 와이어샤크, 가상네트워크

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이중관식 열교환기 결과 보고서

1.실험제목이중관식 열교환기 실험2.실험목적1) 열교환기의 종류와 특성을 이해한다.2) 향류와 병류 조작을 이해한다.3) 총괄열전달계수를 이해하고 실험으로 구한다.4) 대수평균온도차(LMTD), 대수평균면적, 대수평균직경의 개념을 이해한다.5) 이중관식 열교환기의 열전달 효율을 실험으로 구한다.3.실험이론1) 열교환기산업공정에서 두 유체 사이의 열전달을 일반적으로 열교환기에서 이루어진다. 가장 일반적인 열교환기의 형태는 뜨거운 유체와 차가운 유체가 서로 직접 접촉하여 열전달이 일어나는 것이 아니라 튜브 벽이나 평판 또는 굽어진 접촉면에 의해 두 유체 사이가 분리되어 있으며 접촉면을 통하여 열전달이 일어난다. 열전달은 뜨거운 유체에서 튜브 벽이나 튜브 표면까지는 대류에 의해 전달되고, 튜브 벽이나 평판에서는 전도에 의해 전달되며 마지막으로 차가운 유체까지는 다시 대류에 의해 전달된다. 가장 간단한 형태의 열교환기는 이중 파이프 열 교환기 또는 동심 파이프 열교환기이다.2) 향류, 병류교환기의 양쪽 끝에서 두 유체가 들어가 장치 내에서 서로 반대방향으로 통과하는 흐름의 형태를 역류 또는 향류라 하고, 흐름이 같은 방향이면 그 흐름은 평행류 또는 병류라 한다.-(a)병류, (b)향류 일 때의 두 유체의 온도변화3) 총괄열전달계수T _{h} : 고온 유체의 온도T _{c} : 저온 유체의 온도dot{q} : 열 유량A : 관의 단면적U : 총괄전열계수열이 한쪽의 유체에서 다른 쪽의 유체로 전달될 때의 열전달 계수를 총괄 열전달계수라고 한다. 열교환기내부에서의 국부적인 열흐름은 다음과 같은 식으로 표현된다.{d dot{q}} over {dA} =U TRIANGLE T=U(T _{h} -T _{c} )A _{T} : 전체 열전달 면적bar{TRIANGLE T _{L}} : 대수평균 온도차U : 총괄전열계수열교환기를 통하여 전달되는 열전달속도는 위의 식을 적분함으로써 구할 수 있다. 향류와 병류에 관계없이 유입단에서의 온도차를TRIANGLE T _{1}, 유출부분에서의 온NGLE T _{2}} over {ln LEFT ( TRIANGLE T _{1} / TRIANGLE T _{2} RIGHT )}bar{TRIANGLE T _{L}} : 대수평균 온도차5) 대수평균 면적대수평균 온도차를 구하는 식과 동일하게 얻어진다.A _{o} = 외경 기준 면적A _{i} = 내경 기준 면적bar{D _{L}} : 대수평균 직경D _{o} : 외경D _{L} : 내경bar{D _{L}} `=` {D _{o} -D _{i}} over {ln(D _{o} /D _{i} )}A _{i} `=` pi D _{i} LA _{o} `=` pi D _{o} L6) 열교환기 내의 에너지 수지이중 열교환장치의 내관과 외관으로 흐르는 각각의 고온 유체와 저온 유체가 흐르면 정상상태에서의 에너지 수지는 다음과 같다.dot{q} : 열 유량dot{m _{h}} : 고온 유체의 질량 유량dot{m _{c}} : 저온 유체의 질량 유량C _{h} : 고온 유체의 비열C _{c} : 저온 유체의 비열T _{hb} : 고온 유체의 출구 온도T _{ha} : 고온 유체의 입구 온도T _{cb} : 저온 유체의 출구 온도T _{ca} : 저온 유체의 입구 온도dot{q`} `=-` dot{m _{h}} C _{h} (T _{hb} -T _{ha} )`=`` dot{m _{c}} C _{c} (T _{cb} -T _{ca} )7) 열효율열효율이란 열기관에 의하여 열을 일로 변환할 때 얻어지는 일과 주어진 열에너지의 비를 뜻하며 간단하게 식으로 표현하면 아래와 같이 나타낼 수 있다.eta : 열효율A : 일의 열당량W : 일량Q : 열량eta `=`AW/Q이번 실험 결과를 통해서 열효율을 구할 땐 아래와 같은 식이 사용된다.eta : 열효율c _{h} : 고온 유체의 비열T _{ha} : 고온 유체의 입구온도T _{hb} : 고온 유체의 출구온도T _{cb} : 저온 유체의 출구온도eta `=` {dot{m _{h}} c _{h} (T _{ha} -T _{hb} )} over 1550 mm*valve 조작 : 왼쪽부터 1번이라고 하면,-병류 : ① : open ② : closed ③ : open ④ : closed-향류 : ① : closed ② : open ③ : closed ④ : open2) 실험방법① 보일러 측면의 유면계 유리관을 보면서 보일러에 물을 3/4 정도 채워준다.② 가열기 스위치를 올리고 온도조절기의 온도를 적정온도로 설정한다.③ 냉각수(저온유체)를 병류로 유량계를 통하여 일정한 유량으로 흐르게 한다.④ 보일러로부터 뜨거운 물(고온유체)을 유량계를 통하여 일정하게 유동시킨다.⑤ 정상상태에서 고온유체의 열교환기 입구, 중간, 출구 온도를 측정한다.⑥ 정상상태에서 저온유체의 열교환기 입구, 중간, 출구 온도를 측정한다.⑦ 고온유체의 유량을 변화시켜 위의 과정을 반복한다.⑧ 저온유체의 유량을 변화시켜 위의 과정을 반복한다.⑨ 냉각수(저온유체)를 향류로 조작하여 위의 실험과정을 반복한다.⑩ 실험이 끝나면 장치내의 물을 완전 배수시키고 전원을 차단한다.5. 실험결과bar{TRIANGLE T _{L}} `=` {TRIANGLE T _{1} - TRIANGLE T _{2}} over {ln LEFT ( TRIANGLE T _{1} / TRIANGLE T _{2} RIGHT )}A _{i} `=` pi D _{i} L ,A _{o} `=` pi D _{o} Ldot{q`} `=-` dot{m _{h}} C _{h} (T _{hb} -T _{ha} )`=`` dot{m _{c}} C _{c} (T _{cb} -T _{ca} )dot{q} =U _{i} A _{i} bar{TRIANGLE T _{L}} `=U _{0} A _{0} bar{TRIANGLE T _{L}}Ao=πLDo =π x 1.55m x 0.01588m=0.07733m2Ai=πLDi = π x 1.55m x 0.01428m=0.06954m2유량고온 유체유량저온유체로그평균온도차 (LMTD)dot{m _{c}}T _{ha}T _{hb}dot{m _{c}}T _{ca}T 20.75961) 병류(Parallel Flow)고온 유체저온 유체{dot{q} _{h} + dot{q} _{c}} over {2}내경 기준 총괄전열계수외경 기준 총괄전열계수dot{q _{h}}(kW)dot{q _{c}}(kW)dot{q _{}}(kW)U _{i}U _{o}A14890.66771.65601.23557.653199.2624890.66646.235266.85141.4평균50166186.4B15266.881516813.44295.883863.1325266.8815135768.48276.4평균54348192.8C16771.69781.26813.44719.664244.222689710784.437022.410784.4평균6897104502) 향류(Counter Flow)유량고온 유체유량저온유체로그평균온도차 (LMTD)dot{m _{c}}T _{ha}T _{hb}dot{m _{c}}T _{ca}T _{cb}TRIANGLE T _{1}TRIANGLE T _{2}TRIANGLE bar{T _{L}}(kg/h)℃℃(kg/h)℃℃℃℃℃E130039.936.330013.820.326.11620.639824036.313.820.326.21620.6825340.136.413.820.426.31620.7252평균4036.333313.820.333326.21620.6825F160040.438.330013.921.526.516.821.2829240.438.213.821.826.616.421.0905340.438.213.821.726.616.521.1496평균40.400038.233313.833321.666726.566716.566721.1746G130039.834.460013.71826.116.420.8757239.734.413.7182616.420.8326339.734.313.717.92616.420.8326평균39.733334.366713.700017.966726.033316.420.8470고온 유체저온 유체{dot{q} _{h} + dot{q} _{c}} over {0.93718.80.1765340.936.717.70.1810평균40.936.918.43330.1780B14138.920.10.100524138.920.10.1005341.138.820.20.1100평균41.033338.866720.13330.1037C139.834.4180.2477239.934.418.10.2523339.834.2180.2569평균39.833334.333318.03330.2523-향류T _{ha}T _{hb}T _{cb}효율 향류E139.936.320.30.183724036.320.30.1878340.136.420.40.1878평균4036.333320.33330.1864F140.438.321.50.1111240.438.221.80.1183340.438.221.70.1176평균40.438.233321.66670.1157G139.834.4180.2477239.734.4180.2442339.734.317.90.2477평균39.733334.366717.96670.24666.실험고찰이번 실험에서는 열교환기 중 이중관식 열교환기를 이용해 온수와 냉각수의 유량을 조절하면서 유량에 따른 열효율과 교환기의 양쪽 끝에서 두 유체가 들어가 그 장치 내에서 서로 반대방향으로 통과하는 향류일 때와 두 유체가 교환기의 같은 끝부분에서 들어가고 그 흐름이 같은 병류일 때의 열효율을 알아보았다. 온도차를 산술평균으로 계산하면 오차가 크므로 로그평균을 이용해 온도차를 계산하여 실험 데이터를 얻었다. 실험 데이터를 통해 분석한 결과로는, 유량이 증가할수록 열효율 또한 증가하는 추세를 보이는데, 온수보다 냉각수의 유량이 증가하였을 때 열효율이 더욱 증가한다는 것을 알 수 있었다. 또한 병류보다 향류가 더 열효율이 높은 경향을 보인다는 것을 확인할 수 있었다. 실험 데이터에서의 온수와 냉각수의 온도 차이가 그렇게 크지 않았기 때문에 뚜렷한 경향성을 파악하는데 쉽지 않다는 문제점이 있으나 이와 같은 결과를 얻을 수 있었다.정상상태를 유지하는 것과 단열을 막는 것이 실험에서의 오차(

화학/생물공학| 2018.10.16| 10페이지| 3,000원| 조회(499)

일반화학실험, 화학, 화학실험, 열교환기, 이중관식

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막 분리 실험 결과 보고서

1. 실험제목: 막 분리 실험2. 실험목적① 에너지 소비가 적은 역삼투막을 이용하여 무기물(NaCl,CaCl _{eqalign{2#}}등)을 분리하여 농도, 온도, 압력에 따른 분리공정을 이해한다.② Pusch 모델을 이해하고 실험에서 도출된 결과를 Pusch 모델에 적용한다.3. 실험이론1) 막(Membrane) 분리 공정일반적으로 분리(Filtration)란 유체로부터, 즉, 기체 및 액체로부터 2 종류 이상의 요소, 성분을 분리하는 것을 의미하는데, 일반 필터의 개념은 유체로부터 용해되지 않은입자(고체)를 분리하는 것을 말한다. 반면에 Membrane filter의 개념은 일반여과의 개념보다 훨씬 더 미시적인 부분에 있어서 액체에 용해되어 있는 용질(Dissolved solids)이나 혼합기체의 분리까지도 가능한 특별한 기능이 포함되어 있다. Membrane 분리 공정이 일반 여과 공정과 대별될 수 있는 점은 단적으로 말해서 다음과 같이 설명할 수 있다.- 반투과성(Semipermeable)과 선택 분리기능(Perm-selectivity)을 가지며- Sub-micron 크기에서 분자량 크기 영역의 범위까지 분리/분획할 수 있는 기능과- 유체중 기-고, 액-고 분리는 물론, 기-기, 기-액, 액-액의 분리가 가능한 여과공정Membrane(막)은 이론적으로는 다음과 같이 정의된다.- 두 개의 삼차원상을 분리시키고 있는 상(Phase)로서 상(막)의 물리화학적 성질에 의해 물질 및 에너지의 교환 속도가 결정되는 제 3의 상이다.- 막은 모든 이동현상의 저항이 총 집중되어 있는 것을 말하는데, 그 저항은 물질에따라 선택적으로 다르고, 따라서 각 물질별로 이동속도가 다르며 이로 인해 물질의 분리가 일어난다고 볼 수 있다.간단히 이야기해서 막은 처리 대상물질과의 친화성 및 확산속도의 차이에 의해서 물질을 분리, 분획할 수 있는 분리매체라고 할 수 있다.2) 삼투, 역삼투현상삼투현상이란 반투막을 사이에 두고 저농도의 용매가 고농도의 용액으로 이동하는 현상이다. 한편,이라고 한다. 주로 용존염을 분리 제거할 경우 많이 사용한다.-삼투, 역삼투 시스템3) 반트 호프의 삼투압 법칙1885년에 반트 호프는 삼투압에 관련한 실험을 통하여 다음과 같은 원리를 밝혔다. “비전해질이 녹아 있는 묽은 용액에서 삼투압은 용매와 용질의 종류에 관계없이 용액의 몰농도 및 절대 온도에 비례한다.”pi =CRT (pi:삼투압, C:몰농도, R:기체상수[0.082atmL/molK],T:절대온도)4) Kedem-Katchalsky model비가역 열역학 막 이동모델을 도입하여 비평형 열역학 원리와 Onsager의 상반관계를 이용하여 전체부피 투과속도J _{v}와 용질투과속도J _{s}는 각각 다음과 같이 표시될 수 있다.J _{v} =L _{p} ( TRIANGLE P- sigma TRIANGLE pi)J _{s} =(1- sigma )C _{s} J _{v} + omega TRIANGLE ` pi 여기서,L_p: 순수의 투과도sigma: 반사계수(reflection coefficient)triangleP: 막 양측의 압력차triangle pi: 막 양측의 삼투압차C_s: 막 양측의 삼투압차omega: 용질의 투과 계수투과량J _{v}는 다음과 같이 나타낼 수도 있다.J _{v} = {V} over {time} = {permeate`volume} over {time}5) Pusch의 선형모델Pusch는 Kedem-Katchalsky model로부터 다음의 식을 유도하였다. 이 식은 배제도(rejection coefficientR=1- {C _{p}} over {C _{f}})의 역수가 전체 부피투과속도의 함수로 표시할 수 있다.(C _{f}: Feed의 농도 ,C _{p}: Permeated의 농도){1} over {R} =A+B {1} over {J _{v}}위의 식에서 계수 A,B는 Kedem-Katchalsky model로부터 다음과 같이 정의 된다.A= {1} over {R _{INF }} APPROX {1} over {sigma }B= {(,R_inf:무한대 부피투과속도시 배제계수L_m: 막의 삼투도pi_feed: 공급액의 삼투압이 때, A값이 1에 가까울수록 유용한 막이고 B값은 국부용질 투과도라 하여 배제도가 높을수록 작게 나온다.4. 실험방법1. 전원을 220V 10A상당의 배선으로 연결된 콘센트에 연결한다.2. Feed Tank에 온도를 20°C로 맞춘 물을 약 50리터 정도로 채운다.(* 이 시점에서 순수의 전도도를 측정한다.)3. Feed Tank와 Low pressure Pump를 연결되어 있는지 확인한다.4. 모든 밸브를 Maximum으로 열어놓는다.5. Feed Tank의 콕크가 열려 있는지 확인한다.6. Low-pressure pump를 가동한다.7. Feed Tank의 물이 원활하게 순환되는지 확인한다.8. Micro-Filter Housing의 공기가 모두 배출되도록 Low-pressure pump를 가동한다.9. 유량계를 보아 공기방울이 제거되었는지를 확인하고 Feed Bypass 밸브를 닫아주면서 High-pressure pump를 가동한다.(주의: 고장의 위험이 있으므로 High-pressure Pump가 공회전하지 않도록 한다.)10. Membrane Out 밸브를 조절하여 Data표에 있는 압력으로 막 분리기(Membrane)에 공급하도록 한다. (압력 조절은 먼저 Feed Bypass 밸브를 완전히 닫고, Membrane Out 밸브를 서서히 닫으면서 원하는 압력으로 조절한다.)-전도도 측정- -막 분리 실험장치-5. 실험결과1) 표준곡선 작성NaCl(ppm)*************전도도(μS)*************3400(x축을 NaCl(ppm), y축을 전도도(μS)로 하여 그래프 작성, 수온 18℃)y=1.5842x+245.58 → 이 식을 통해 permeate, concentrate 농도 계산2) 측정값 기록 및 계산-200ppm압력(bar)permeate 유량(L/min)concentrate(L/min)permeate 전도도( mu S)Concentran)concentrate(L/min)permeate 전도도( mu S)Concentrate 전도도( mu S)10.3-195122130.6147123551.11021248-2000ppm압력(bar)permeate 유량(L/min)concentrate(L/min)permeate 전도도( mu S)Concentrate 전도도( mu S)10.3-100332030.4456336050.64203400-결과 정리feed 농도(ppm)압력(bar)J _{v}(L/min)permeate(ppm)Concentrate(ppm)R(배제도)1/J _{v}1/R20010.3-101.995343.02491.5099733.3333330.66226330.6-110.832333.55641.554161.6666670.64343451.0-84.3202297.57611.42160110.70343250010.3-31.9278615.71771.0638563.3333330.93997730.6-62.227624.5551.1244541.6666670.88932151.1-90.6325632.7611.1812650.9090910.84655200010.3-91.8951940.6771.0459473.3333330.95607130.4132.82411965.9260.9335882.51.07113650.6110.09971991.1750.944951.6666671.058257* permeate, concentrate 농도 → y=1.5842x+245.58 (x축을 ppm, y축을 전도도(μS))*R=1- {C _{p}} over {C _{f}} ,J _{v} = {V} over {time} = {permeate`volume} over {time}3) Pusch 식에 적용{1} over {R} =A+B {1} over {J _{v}} (x축에1/J _{v}, y축에1/R)-A: 0.6939, B: -0.0121-A: 0.8187, B: 0.0372-A: 1.1818, B: -0.06136. 실험고찰이번 실험은 역삼투 의 농도와 압력을 조절하면서 permeate, concentrate 용액의 전도도를 측정하여 미리 작성해놓은 표준곡선을 이용해 permeate, concentrate 용액의 농도를 계산하여 배제도를 구하고, permeate 용액의 유량을 측정하여 투과량을 구해 Pusch 식에 적용해 결과적으로 역삼투 현상을 이용한 막 분리 공정의 효율을 계산해보는 과정을 거쳤다.결과를 분석해보자면, 우선 압력이 증가할수록 역삼투 현상이 더 확실하게 일어나서 permeate 용액의 농도가 감소, 즉 전도도가 압력이 증가함에 따라 감소할 것으로 예상했으나 feed 농도가 500ppm에서 실험했을 때를 제외하고 전도도가 경향성을 보이지 않고 증가하기도 하고 감소하기도 하는 현상을 보였다. 애초에 표준곡선 작성에서부터 오차가 많이 생겨서 permeate 용액의 농도가 음수로 계산되는 등 오차가 많았는데, 이는 feed tank가 새고 permeate, concentrate 용액의 유량측정이나 용액을 취하는 과정에서의 불확실함, 충분히 막 분리가 일어난 후 용액을 취하지 못한 점 등 실험 장치와 과정의 결함이 있었기 때문이기도 하고 전도도 측정과정에 있어서 전도도 측정 장치를 세척하지 않거나 측정 조건이 매번 달라져서 전도도 측정 자체의 오차도 클 것이라 예상되기 때문에 이러한 오차가 생겼다고 판단된다.압력이 증가할수록 permeate 용액의 농도가 낮아지는 경향성을 보이는 feed 농도 500ppm 구간을 분석해 보았을 때, Pusch 식을 적용한 선형모델을 근거로 판단하기로 B는 그 상황에서의 배제도에 관련된 값이기 때문에 보류하고 A가 무한대로 부피투과속도가 주어졌을 때의 배제도를 의미하는 값이기 때문에 주의깊게 살펴볼 필요가 있는데 실험의 경우 0.8187이라는 값을 얻었다. A가 1에 가까울수록 permeate 용액의 농도가 0에 수렴한다는 뜻이므로 막 분리과정에서 유용한 막이라는 의미이기 때문에 역삼투 현상으로 인한 막 분리 공정이 진행되었다는 것을 알 수 있었다. 물론 값있었다.

화학/생물공학| 2018.10.16| 7페이지| 3,000원| 조회(635)

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레이놀즈 수 측정 결과 보고서

레이놀즈 수 측정실험목적- 층류와 난류의 현상을 관찰하고 그 본질을 이해한다.- 뉴턴유체와 비 뉴턴유체의 레이놀즈수(Re)에 대한 개념을 이해하고, 실험으로 레이놀즈수를 계산한다.- 천이영역에서 유체 흐름의 특성을 관찰하고, 임계유속에서의 레이놀즈수를 계산한다.실험이론1) 레이놀즈 수 일반적으로 층류나 난류와 같은 유체의 흐름상태는 관의 직경, 유체의 밀도, 점도 및 유체의 속도의 영향을 받는다. 변수들을 조합한 레이놀즈 수는 관성력과 점성력의 비로 정의되며 다음과 같이 표현된다.2) 유체 유동의 종류 유체의 흐름상태는 유체가 흐르는 영역의 크기와 유체의 제반 물성치 및 시간당 유체의 흐름량에 의존되며 이러한 변수들은 레이놀즈 수의 크기에 따라 분류된다.① 층류(Laminar flow) : NRe<2100인 영역이며 유체의 흐름은 평행으로흐르면서 교차류나 소용돌이(eddy)가 존재하지 않는 상태이다. 유체의 혼합이 거의 발생되지 않는다.② 전이류(Transition flow) : 2100< NRe<4000인 영역으로 층류에서 난류로 흐름영역의 이동이 이루어지는 범위로 층류와 난류가 공존한다.③ 난류(Turbulent flow) : 4000< NRe인 영역으로 유체의 흐름은 불규칙적이고 매우 빠른 유속을 나타내며 소용돌이(eddy)에 의한 강한 혼합현상과 혼합효과가 매우 높은 영역이다.④ 하임계 레이놀즈 수 : NRe=2100인 영역으로 층류에서 전이류로 이동하기 시작하는 경계조건의 흐름을 의미한다.⑤ 상임계 레이놀즈 수 : NRe=4000인 영역으로 난류에서 전이류로 흐름상태가 이동되어 가는 경계점을 나타낸다.위의 대표적인 구분은 유동의 모양, 표면의 거칠기, 입구유동 내의 변동량의 정도 등에 따라 다소 다를 수 있다. 따라서 파이프의 입구를 둥글게 하고, 벽을 매끈하게, 입구에서 고요하게 흐르도록 하면 유동에 따른 임계 레이놀즈 수는 상당히 높아질 수 있다. 다른 형상에서의 유체흐름은 완전히 다른 천이 레이놀즈 수를 가진다.

화학/생물공학| 2018.10.16| 8페이지| 3,000원| 조회(459)

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