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식품공학10

1. Show all the calculation work and fill the blanks.Result ?SummaryVenturi meterManometer reading(cm)p1 - p2(N/m2)D2(m)D1(m)ρ(kg/m3)NReCvv2(m/s)flow rate(m3/s)88.8?8676.51?0.01005?0.016?998.2321277.27??0.98?4.4482?0.0003527Orifice meterManometer reading(cm)p1 - p2(N/m2)D0(m)D1(m)ρ(kg/m3)NReCov0(m/s)flow rate(m3/s)88.6?8656.97?0.012?0.016?998.23?21088.580.61?3.07266?0.0003473Rotameterflow rate(m3/s)?Cylinder &stop watchflow rate(m3/s)1st trial?2nd trial?3rd trialavg?Venturi meter0.000170.0001680.000170.000169Orifice meter0.000210.000190.00020.00021. Venturi meter① Manometer reading(cm) : 464-(-424)mm = 888mm = 88.8cm② p1 - p2 (N/m2) : 8682.39N/m2물의 온도 20℃일 때 물의 밀도= 998.23kg/m³, 공기밀도= 1.205kg/m³, 중력가속도= 9.8m/s²p1 - p2 = R×(물의 밀도-공기 밀도)×중력가속도= 0.888m × (998.23-1.205)kg/m³ × 9.8m/s²= 8676.51kg/m·s² = 8676.51 N/m2※③ D2 (m) : 10.05mm = 0.01005m④ D1 (m) : 16mm = 0.016m⑤ ρ (kg/m3) : 998.23kg/m3⑥ NRe : 21277.27= 998.23kg/m³= 1.0050cp = 0.001005kg/m·s⑦ Cv : 0.98NRe값이이상이면 0.98 사용NRe = 21277.27 >⑧ v2 (m/s) : 4.4480m/s⑨ flow rate (m3/s) : 0.0003527m³/s⑩ Rotameter⑪ Cylinder &stop watch - flow rate(m3/s)2. Orifice meter① Manometer reading(cm) : 480-(-406)mm = 886mm = 88.6cm② p1 - p2 (N/m2) : 8656.97N/m2물의 온도 20℃일 때 물의 밀도= 998.23kg/m³, 공기밀도= 1.205kg/m³, 중력가속도= 9.8m/s²p1 - p2 = R×(물의 밀도-공기 밀도)×중력가속도= 0.886m × (998.23-1.205)kg/m³ × 9.8m/s²= 8656.97kg/m·s² = 8656.97 N/m2※③ D? (m) : 12mm = 0.012m④ D1 (m) : 16mm = 0.016m⑤ ρ (kg/m3) : 998.23kg/m3⑥ NRe : 21088.58= 998.23kg/m³= 1.0050cp = 0.001005kg/m·s⑦ C? : 0.61NRe값이 20000보다 크고의 비율이 0.5보다 작으면 0.61사용NRe = 21088.58 > 20000⑧ v? (m/s) : 3.07266m/s⑨ flow rate (m3/s) : 0.0003473m³/s⑩ Rotameter⑪ Cylinder &stop watch - flow rate(m3/s)2. Draw rotameter, venturi, and orifice meters. Explain how each experiment was done.테이퍼관 속에 부표를 띄우고, 측정 유체를 아래에서 위로 흘려보낼 때 유량의 증감에 따라 부표가 상하로 움직여 생기는 가변 면적으로 유량을 구하는 장치.무게가 W인 부표가 테이퍼관 속에서 균형을 이루고 있을 때 관내를 흐르는 체적 유량 Q는이다.여기서 c는 유량계수, F는 유량이 통과한 면적이고, v는 평균유속, 는 부표가 움직여 생긴 상하의 압력차이, p는 유체의 밀도이다.부표가 유체 속에서 균형을 이루고 있기 때문에 차압은가 된다. 여기서 W는 부표의 중량, a는 부표의 단면적이다. 이 식은 차압이 일정한 것을 표시하므로 유량 Q는 유체 통과 면적 F에 비례하고 있음을 알게 해준다.한편 면적 F는 부표의 위치에 따라 변화한다. 따라서 부표의 위치를 알면 유량Q를 구할 수 있다. 이것이 로터미터의 원리이다. 로터미터는 테이퍼관의 재질에 따라 유리관 로터미터와 금속관 로터미터의 두 종류가 있다.1) rotameterVenturi meter는 관내 유속 또는 유량을 측정하기 위하여 베르누이 방정식을 응용하는 유체계기이다. 측정하고자 하는 관의 직경과 동일한 상류측 단면으로 관에 연결하고 축소후 확관된 하류측관에 입구부와 목부분에 시차액주계를 연결하여 두단면간의 압력차로 측정한다.Venturi관은 관직경의 약 30배가 되는 직선관을 상류부에 가져야 하며 한편 목부분의 직경은 일반적으로 입구부 직경의 1/2~1/4 정도로 하고 단면의 축소각은 21°, 확대각은 5~9° 정도이다.2) venturi meter3) orifice meterorifice meter란 수조의 측벽 또는 바닥에 구멍을 뚫어서 물을 유출시킬때, 그 유출구를 말하며, 유량측정 및 조절에 주 목적이 있으며, 오리피스의 종류에는 작은 오리피스, 큰 오리피스, 수중 오리피스, 관 오리피스 등이 있다.유량의 조절, 측정 등에 사용되며, 가공하기 쉬워 보통 원형으로 만들고 설치하기는 쉬우나 압력손실이 크다(73% 정도).

공학/기술| 2012.05.09| 6페이지| 1,500원| 조회(153)

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식품공학9

1. Observe carefully the dye stream to ascertain the character of the flow and report your observations.층류(laminar flow)는 유체의 규칙적인 흐름으로, 흐트러지지 않고 일정하게 흐르는 것이다.잉크를 넣어 흐름의 상태를 관측하면 유속에 따라 레이놀즈수가 작을 때는 잉크의 흐름이 직선으로 나타나고, 물의 각 부분이 파이프 벽에 평행으로 움직이며 서로 섞이지 않음을 알 수 있다. 이러한 흐름이 층류이다.난류(turbulent flow)는 유체의 각 부분이 시간적이나 공간적으로 불규칙한 운동을 하면서 흘러가는 것을 말한다. 투명한 관 속에 물을 흘려보내면서 잉크를 주입하여 관측하면, 관이 굵거나 흐름의 속도가 빠르면 색소의 흐름이 입구를 지나면서부터 진동하고 굵기도 증가하는 것을 볼 수 있다. 난류는 유체의 가장자리가 굴곡이 있고 유속이 빠르며 유체 점성이 작을 때 발생된다.2. Calculate the respective Reynolds numbers and compare with your visual observations.관의 지름(D) : 0.0215m물 온도 : 18℃밀도 () : 998.60kg/m³점도 () : 1.0603×10?³kg/m·s1) 층류NRe : 1506.66 < 21002) 난류NRe : 5189.59 > 40003. Describe the shape of the velocity profile at different axial locations in the pipe.튜브의 입구에서부터 경계층이 점점 형성되기 시작하면서 경계층이 점점 두꺼워진다. 유체가 고체벽을 따라 흐를 때, 고체 표면에 인접한 영역에서는 유체의 흐름이 고체 표면에 의하여 크게 영향을 받는다. 유체 운동이 고체 경계에 의하여 영향을 받는 부분을 경계층이라한다. 경계층 내에서는 점성의 효과로 인해 전단 응력이 그게 작용한다. 그러나 고체 벽면에서 멀리 떨어져 있어 벽면의 영향이 적은 영역에서는 유체 내부의 전단응력을 무시 할 수 있다. 균일한 속도 V로 흐르는 유체중에 잠긴 평판 앞 끝 부근에서 경계층이 얇고 경계층 내와 흐름은 전부 층류이다. 그러나 앞 끝에서 거리가 멀어질수록 경계층은 두꺼워지다가 어떤 점에서 이르러 난류가 시작된다. 난류가 발생되는 점에서 경계층 두께가 갑자기 두꺼워지면 난류가 완전히 발달된다. 난류 경계층은 다시 여러층으로 나누어 생각할 수 있다. 고체와 유체가 바로 접하는 계면에서 유속은 0이고, 고체표면에 아주 가까운 부분의 흐름은 층류이다. 고체표면에서 멀어질수록 유속은 점점 커져 마침내 난류가 되는데 난류영역과 층류 영역사이에는 중간 성격을 가진 전이층이 존재한다.4. Was the degree of turbulence dependant only upon flow rate?유체역학에서 Reynolds number는 흐름의 관성력과 점성력의 비이며 유체의 밀도, 흐름의 속도, 흐름 속에 둔 물체의 길이에 비례하고 유체의 점성률에 반비례한다. 또 주어지는 여러 가지 요소에 의해 유체가 빨라지거나 느려지며, 층류와 난류로 변하는 것을 수학적 계산으로 알 수 있다.5. Find other dimensionless numbers with formula.q : Gravitational acceleration (m/s²)Ps : Solid density (kg/㎥)L : Characteristic length(m)PF : Fluid density (kg/㎥)- Galileo Numberq : Gravitational acceleration (m/s2)D : Diameter (m)P : density (kg/㎥): Viscosity (kg/s·m)6. If the Reynolds' experiment is conducted with (a) water and (b) glycerine at the same temperature in identical pipes, which case will become turbulent at a lower flow rate?물과 글리세린 : 20℃, 관의 지름 2㎝, 유속 0.466m/s1)물밀도 () : 998.23kg/m³점도 () : 1×10?³kg/m·sNRe : 9303.50 > 4000 이므로 난류2)글리세린밀도 () : 1270kg/m³점도 () : 15×10?³kg/m·sNRe : 789.09 < 2100 이므로 층류7. For a given mass flow rate, will the Reynolds number increase with increasing diameter?위 식에서 볼 때 층류에서의 관마찰에 의한 손실수두는 유속 수도와 관의 길이에 비례하고 지름과 레이놀즈수에 반비례함을 알 수 있다.

공학/기술| 2012.05.09| 4페이지| 1,500원| 조회(204)

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식품공학7

Virtual Exp. on FreezingThis experiment involved obtaining freezing time to allow the center temperature to reach -18 or -20°C. Additionally, temperature-time data were obtained for each trial. From the data saved on the spreadsheet, use the following steps to analyze the data:1) Plot the temparature vs. time data for freezing the given sample, water or potato, for specified operating conditions. Identify regions of the plot that represent removal of sensible and latent heat.이 그래프에서 현열에 해당하는 구간은 감자의 중심온도가 20℃에서-0.607℃로 감소하는 구간과 -0.77℃에서 -18℃로 감소하는 구간이며가감되는 열이 온도 변화로 나타난다.잠열에 해당하는 구간은 -0.63℃에서 -0.658℃ 구간이며 상태 변화 과정중에 온도의 변화는 없고 가감되는 열량이 감자를 구성한 한 계의 존재비율이 변화하는 구간이다.2) Using the plots of temperature history for each condition, compare each plot and observe the influence of potato size and air velocity. Also discuss the effect of air velocity on the freezing time.① Air velocity : 10, diameter : 10, length : 20공기속도가 동결 시간에 미치는 영향1번 문제와 비교하였을 때 공기속도만 변화시켜 그래프와 데이터를 얻었다. 그 결과는 공기속도가 1m/s이였을 때 보다 10m/s로 높여주었을 때 동결시간이 747.401s 만큼 단축되었다.그래프와 데이터를 분석 비교하여 보면, Air velocity : 10, diameter : 10, length : 20 조건에서 초반의 감자 중의 물이 얼음인 고체로 상태 변화하는 현열 구간에서 감자의 중심온도가 20℃에서 -0.518℃로 내려가는데 걸리는 시간이 160s, 온도변화가 없는 잠열구간에서 걸리는 시간이 220s, 후반에 감자 중심온도가 -0.651℃에서 -18℃로 내려가는데 걸리는 시간이 40.696s가 걸려 감자의 동결시간이 420.696s 소요되었다.Air velocity : 1, diameter : 10, length : 20 조건에서는 초반의 감자 중의 물이 얼음인 고체로 상태 변화하는 현열 구간에서 감자의 중심온도가 20℃에서 -0.607℃로 내려가는데 걸리는 시간이 300s, 온도변화가 없는 잠열구간에서 걸리는 시간이 620s, 후반에 감자 중심온도가 -0.658℃에서 -18℃로 내려가는데 걸리는 시간이 249.397s가 걸려 감자의 동결시간이 1169.397s 소요되었다.초반 현열구간의 시간차는 140s, 잠열구간의 시간차는 400s, 후반 현열구간의 시간차는 208.701s로 공기의 속도가 달라지면 잠열구간의 동결시간의 차가 가장 많이 난다. 결론적으로, 공기속도가 빨라지면 동결시간 또한 빨라진다.감자의 크기가 동결시간에 미치는 영향1번 문제와 감자의 크기만 변화시켜 그래프와 데이터를 얻었다. 그 결과는 감자의 크기가 diameter 10mm, length 20mm였을 때 보다 diameter 12mm, length 22mm로 높여주었을 때 동결시간이 317.21s 만큼 증가하였다.그래프와 데이터를 분석 비교하여 보면, Air velocity : 1, diameter : 10, length : 20 조건에서 초반의 감자 중의 물이 얼음인 고체로 상태 변화하는 현열 구간에서 감자의 중심온도가 20℃에서 -0.607℃로 내려가는데 걸리는 시간이 300s, 온도변화가 없는 잠열구간에서 걸리는 시간이 620s, 후반에 감자 중심온도가 -0.658℃에서 -18℃로 내려가는데 걸리는 시간이 249.397s가 걸려 감자의 동결시간이 1169.397s 소요되었다.Air velocity : 1, diameter : 12, length : 22 조건에서는 초반의 감자 중의 물이 얼음인 고체로 상태 변화하는 현열 구간에서 감자의 중심온도가 20℃에서 -0.607℃로 내려가는데 걸리는 시간이 400s, 온도변화가 없는 잠열구간에서 걸리는 시간이 800s, 후반에 감자 중심온도가 -0.654℃에서 -18℃로 내려가는데 걸리는 시간이 286.607s가 걸려 감자의 동결시간이 1486.607s 소요되었다.초반 현열구간의 시간차는 100s, 잠열구간의 시간차는 180s, 후반 현열구간의 시간차는 37.21s로 공기의 속도가 달라졌을 때와 마찬가지로 잠열구간의 동결시간의 차가 가장 많이 난다. 결론적으로, 감자의 크기가 커지면 동결시간은 증가한다.② Air velocity : 1, diameter 12, length 223) Discuss how the center temperature changes with time for samples of water and potato. Comment on the shpae of the plot.① Potato (center temperature : -15℃)② Water (center temperature : -15℃)시간의 흐름에 따른 중심온도의 변화 비교물과 감자의 최종 중심온도를 -15℃로 동일하게 설정하고, 나머지 역시 동일한 조건에서 시간의 흐름에 따른 중심온도의 변화를 비교해 보았다.먼저 감자의 데이터를 살펴보면 초반의 현열 구간에서 감자의 중심온도가 20℃에서 -0.607℃로 내려가는데 걸리는 시간이 300s, 온도변화가 없는 잠열구간에서 걸리는 시간이 620s, 후반에 감자 중심온도가 -0.658℃에서 -15℃로 내려가는데 걸리는 시간이 207.565s가 걸려 감자의 동결시간이 1127.565s 소요되었다.

공학/기술| 2012.05.09| 6페이지| 1,500원| 조회(272)

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식품공학6

1. R-134a 냉매를 이용한 증기압축식 냉동장치에서 증발기의 온도가 -25℃이고 응축기의 온도가 25℃ 일 때 성적계수를 계산하시오.Ans: 3.922. 30℃의 물 1톤은 24시간 동안 -9℃의 얼음으로 만드는데 필요한 냉동능력을 구하시오.① 30℃물 → 0℃물0℃물 → 0℃얼음0℃얼음 → -9℃얼음②③Ans: 1.43 RT3. R-134a 냉매를 이용한 증기압축식 냉동장치를 사용해서 냉동실의 온도를 4℃로 유지하고자 한다. 증발기와 응축기의 온도가 각각 -10℃와 30℃이다. 전체냉동부하가 25 냉동톤일 때, 1) 냉매의 질량유속과 2) 압축기 요구동력을 계산하시오. 단, 냉매는 포화조건에서 순환되며 압축기의 효율은 85%로 가정한다.1) 냉매의 질량유속2) 압축기 요구동력Ans: 0.5784kg/s , 19.73kW4. R-134a 냉매를 사용한 증기압축식 냉동기의 증발기와 응축기가 각각 -20℃ 와 25℃에서 작동한다. 증기냉매는 증발기를 떠나기 전에 -10℃로 과열되어 150 kPa의 압력으로 압축기로 들어간다. 응축기에서 증기냉매는 응축되면서 5℃ 과냉각 된다. 장치 내 다른 부분에서의 열 손실은 무시하고 다음을 계산하시오.1) 냉동효과와 냉매의 질량유속(단위 냉동톤 기준)

공학/기술| 2012.05.09| 2페이지| 1,500원| 조회(212)

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식품공학5

1. 증기압축식 냉동장치의 작동원리를 간단히 설명하시오.냉동장치의 원리는 증발하기 쉬운 액체를 낮은 온도에서 증발시키고, 이때 증발하는데 필요한 증발열을 주위로부터 흡수하여 냉각 작용을 한다. 증발한 증기는 압축한 뒤 냉각시켜 액체로 만들어 재순환시킨다.증기 압축식 냉동장치는 압축기(compressor), 응축기(compressor), 팽창밸브(expansion valve), 증발기(evaporator)의 4개 주요 부분으로 구성되어 있다.압 축 기 : 증발기에서 증발된 저온저압의 기체인 냉매를 흡입 압축하여 응축기에서 상온의 물이나 공기로 쉽게 응축 액화시킬 수 있도록 온도 및 압력을 높이는 역할을 한 다.응 축 기 : 압축기에서 배출된 고온 고압의 기체냉매를 상온에서 공기나 물을 접촉시켜 열 을 제거하여 응축 액화시키는 일을 한다.팽창밸브 : 응축기에서 응축 액화하여 넘어온 고온 고압의 냉매 액이 증발기에서 증발하기 쉽도록 교축작용 즉, 진행방향으로 고압 냉매 액이 흘러갈 때 압력이 강하되는 작용에 의하여 온도와 압력을 동시에 강하시켜 증발기에서 증발하기 쉽게 해주 며 냉매유량을 조절 공급한다.증 발 기 : 팽창밸브에서 압력과 온도를 내린 저온 저압의 냉매가 과냉각 물질로부터 열을 빼앗아 증발하여 냉동 목적을 달성한다.증발에 의해 생성된 증기 냉매는 다시 압축기로 흡입되어 위의 과정을 반복하여 연속적으로 냉동효과를 나타냄으로써 냉동 사이클을 이루게 된다.2. Mollier선도를 그리고 각각의 선이 나타내는 의미를 설명하시오.포화액선-왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 임계점까지 그어진 곡선이며 지금 곧 증발을 시작하고자 하는 냉매의 상태는 바로 이 곡선상에 있다. 이 선보다 왼쪽 부분은 포화액보다 온도가 낮은 과냉각된 액의 상태를 나타낸다. 또한 오른쪽 부분은 액과 증발한 가스와의 혼합상태, 즉 습포화증기의 상태를 나타내고 있다.포화증기선-오른쪽 아래에서 왼쪽 위로 임계점까지 그어진 곡선이다. 이 선상의 냉매는 액으로부터 증발이 끝난 상태이므로 액체가 전혀 없는 건조포화증기의 상태이며, 냉매의 온도는 증발하는 액과 마찬가지인 포화온도이다. 이 선의 왼쪽은 액과 증기가 공존하는 습공기의 상태이고, 오른쪽은 포화온도보다 높은 과열증기의 상태를 나타낸다. 이 구역의 냉매 증기는 같은 압력하에서 증발하는 액보다도 온도가 높다는 것을 뜻한다.임계점-포화액선과 포화증기선이 만나는 점을 임계점이라 부르며, 이 점에서의 압력과 온도를 임계압력ㆍ임계온도라 한다. 임계온도는 어떤 가스가 응축될 수 있는 최고의 높은 온도를 말한다. 즉 임계온도 이상에서 가스는 응축되지 않는다.등온선-같은 온도의 점을 연결한 선으로, 등 온도선상에서의 온도는 모두 같다.등비체적선-냉매의 비체적, 즉 냉매 1kg당의 체적이 같은 점을 연결한 선으로 습승기와 과열증기 구역에 걸쳐서 그려진다. V=0.1m3/kg이라고 표시된 등 비체적선은 냉매 1kg당 체적이 0.1m3인 냉매를 나타내고 있는 것이다.등엔트로피선-오른쪽 위로 조금 비스듬히 그어져 있는 선을 말하며 어떤 물체의 엔트로피는 물체에 열의 출입이 없을 때는 변하지 않게 된다. 냉동 장치의 압축기에서 냉매가스를 압축할 때에 일어나는 과정을 단열압축이라고 가정한다면 냉매증기의 엔트로피는 변화하지 않으나 냉매의 압력, 온도, 비체적 등은 등엔트로피선에 따라 변한다.3. 냉동 cycle의 각 점(A, B, C, D 등)에서 냉매의 상태를 설명하시오.① 압축기(D점) : 증발기에서 증발한 프레온가스(냉매)를 흡입?압축하여 압력을 높여서 비교적 높은 온도에서도 액화할 수 있는 상태를 만들어 냉매에 순환력을 부여한다. 압축으로 인해 냉매 기체분자의 운동에너지가 증가하여 분자충돌로 인해 에너지를 얻어 냉매가스의 온도가 올라가고, 또한 분자 사이의 거리가 매우 좁아져 단위체적당 분자 수가 증가한다. 즉, 분자들이 매우 밀집되어 있어 상온에서 액화가 쉽게 되도록 한다.

공학/기술| 2012.05.09| 3페이지| 1,500원| 조회(174)

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