레이놀즈 수 측정 실험실험 1-6조 9717018실험 목적Reynolds 실험장치를 이용하여 관을 통과하는 유체의 흐름 모양을 시각적으로 관찰하여 층류인지 난류인지 전이영역인지를 파악한다. 각 영역에서 평균 유속의 측정으로부터 Reynolds수를 계산하고 Reynolds 수와 흐름형태(층류,난류,전이영역)의 상관 관계를 연구한다.이 론Re 2100 층류 2100 Re 4000 전이영역(임계) Re 4000 난류점도직경밀도유속mrVD=Re실험장치배출관물주입구유리관유량조절밸브잉크주입구실제실험장치층류, 전이영역 및 난류층류전이영역난류실험시 주의사항① 장치의 안정한 작동을 위해서 장치 바닥의 수평을 유지. ② 배출구로 물이 안전하게 나가도록 설치. ③ 물의 유입은 호스를 이용하여 수도관에 연결. 유입속도가 너무 크면 웨어를 통한 물의 유출이 원활하지 않아 장치를 넘칠 수 있으므로 유입속도를 토출속도와 맞게 적절히 조절. ④ 잉크는 수용성 잉크를 사용.사용 후 잉크 필히 제거.실험방법1. 물유입구로 물을 유입.(위어로 유량조절) .2.잉크조절밸브을 열어 유리관으로 일정한 유량으로 주입.3. 100ml 비이커에 유체를 담는 시간을 측정하여 유량계산. 4. 일정 유량하에 유체흐름이 정상상태에 도달시 잉크의 유동을 관찰5. 층류에서 각각의 유속과 유체유동 관찰.6. 전이영역에서 유속과 유체유동 관찰.7. 난류에서 유속과 유체유동 관찰.8. 레이놀즈수를 계산.유체유동현상을 이론적으로 고찰. 9. 각 유속의 측정을 4 –5 회 반복.실험치결과층류난류Re =4433Error : 5.2%Error : 10.8%결론 및 토의우리는 이 실험을 통하여 유체 흐름에서 층류,전이영역,난류가 어떻게 나뉘어 지는지에 대해 알 수 있었다.그 결과 아래와 같은 값을 구하였다. Re 2100(2208) 층류 ( ) :실험값 2100(2208) Re 4000(4433) 전이영역(임계) Re 4000 (4433) 난류 오차발생원인으로는 -실제 층류,전이영역,난류 를 육안으로 구별하는 것에 있어서 약간의 어려움이 있었다.*원관이 아닌경우 Re 구하는 법상당직경을 이용하여 구한다. 일정한 비원형 단면으로 된 길고 곧은 유로에서의 마찰을 원형관에 관한 식을 이용하여 추정. rH=S/Lp = (πD2 /4) / πD = D/4 ∴ D = rH , S : 유로의 단면적 , Lp : 유체와 접촉하는 유로의 둘레 두 동심관 사이의 annulus 유로의 수력 반지름은 rH=(Do – Di) Do : annulus 유로의 안지름, Di : annulus 유로의 바깥지름{nameOfApplication=Show}
실험치No.SERIESUnit12341Condenser pressurePckN/m²*************Evaporator pressurePekN/m²6250951003Compressor suctiont1℃1.4-0.76.2164Compressor deliveryt2℃5052.856.465.65Liquid leaving condensert3℃36.536.235.937.46Evaporator inlett4℃-11.4-15.1-10.1-8.17Water inlett5℃12.312.211.9128Water outlett6℃40.810.941.545.79Water flow ratemwg/s11.517210R134a flow ratemrg/s109.8141311Evaporator vlotsVeV1020304012Evaporator ampsIeA0.751.934.213Motor voltsVmV*************4Motor ampsImA7.87.97.97.815Spring balanceFN88.29.19.2516Compressor speedNerpm4*************Motor speedNmrpm481481479477결과치T- H 선도 이용 H : KJ/KGEnthalpyH1H2H3H**************************534*************23457253191p = m(H1- H2)compressor1234m(g/s)9.8101314p(kJ/s)-0.33-0.35-0.46-0.48Qc=m(H1 - H2)condenser1234m(g/s)9.8101314Qc(kJ/s)-1.77-1.87-2.51-2.86Qe = m(H1-H4)condenser1234m(g/s)9.8101314Qe(kJ/s)1.982.172.783.25W=AV1234Amps0.751.934.2Volts10203040Duty(W)7.53890168COP ref = Qe/W = (H1-H4)/(H2-H1)COP hp = Qe/W = (H3-H2)/(H1-H2)성능계수1234COP ref4.76.26.146.82COP hp4.214.355.516*냉각수로 전달되는 열량Q = mwCp△T , U = Q/A△t실 험m(g/s)Cp(J/g ℃)Q (J/s)U (w/m²℃)10.075181119.78.8220.075187180.812.8930.075193211.314.640.075204283.118.5*그래프 COP vs duty(W)WCOP refCOP hp17.54.74.212386.24.353906.145.5141686.826*그래프 COP vs AAmpsCOP refCOP hp10.754.74.2121.96.24.35336.145.5144.26.826토의 및 결론우리는 이 실험을 통하여 냉동기의 성능계수를 알아보고자 했다. 우선 이 실험을 함에 있어서 실험 매뉴얼과 실제 실험에서의 차이에 대해 말하겠다.매뉴얼상에서의 실험방법은 냉각수의 유속을 변화 시키면서 그 변화량에 따른 실험치를 구하는 것으로 되어있다.하지만 그렇게 하면 실제 결과를 얻으려는데 많은 애로 사항이 발생하게 된다.그래서 실제로 실험을 할 때에 응축기 압력을 800kN/m² 으로 두고 값을 측정하는 것이 더욱 효율적이다.우리는 이 실험을 통하여 냉동기 사이클의 종류, 이론 과정, 기타 용어 들에 대해서 많이 알 수 있었다.그리고 실제 열역학에서 배운 것에 대하여 어떻게 실제 장치에 적용되는지에 대해서도 알 수 있게 해준 실험이었다.참고문헌성능계수 : 냉동사이클에서는 성능을 표시하는 지수로서 성능계수(coefficient of performance : COP)를 사용하며, 이는 소요일에 대한 냉동효과를 나타낸다.1 냉동톤 = 12000 Btu/hr = 200Btu/min = 3.156kW1냉동사이클의 종류공기 냉동 사이클Brayton사이클의 역으로 생각 할수 있다. 증기 압축식 냉동 사이클과 비교할 때 등온의 응축기과정이 고온냉각과정으로 대치되고 등온의 증발과정이 바뀐 것이다. 이 사이클의 용도는 공기를 냉매로 사용하는 비행기의 공기 조화장치나 공기 액화 등 극저온에 사용된다.흡수식 압축 사이클압축기에서 냉매 증기를 압축하기 때문에 압축이 비교적 많이 드나 흡수식 냉동 사이클은 증발기에서 증발한 냉매 증기를 액체에 흡수하여 펌프로서 액체를 압축하므로 압축일이 매우 적다.증기압축 냉동사이클(이상사이클)증기압축 냉동사이클의 이상 사이클은 아래그림의 사이클 1-2-3-4-1 과 같다. 저압의 포화수증기가 압축기로 들어가서 가역 단열 압축과정 1-2를 겪는다. 다음에 과정 2-3에서 일정 압력 하에서 열을 방출하고 작동유체는 포화 액체가 된다. 이어서 컨덴서가 교축 과정 3-4를 겪고 작동유체는 과정 4-1에서 일정 압력 하에 증발하여 사이클이 완성된다.
Light Metal 의 이온 교환 반응2 - 9 조 정 임 주 이 성 준 안 태 건1. 실 험 목 적 2. 실 험 재 료 3. 실 험 방 법 4. 결 과 5. 결론 및 고찰 6. 참 고 문 헌목 차; 미역 및 다시마에 포함된 Na , K , Mg , Ca 등의 light metal 을 수소이온으로 치환하여 해조류에 포함된 ligth metal 의 함량 측정1. 실 험 목 적2. 실 험 재 료건조 미역 및 다시마 0.01N ~ 1N HNO3 용액 magnetic bar beaker pH meter3. 실 험 방 법건조 다시마와 세척한 다시마 (표면의 염성분 제거) 를 각각 5g씩 채취3차 증류수 500 mL의 삼각 플라스크에 첨가magnetic bar로 교반하면서 약 10분동안 평형상태 도달pH를 측정하고 시료 20mL를 채취0.01 ~ 1 N HNO3 용액을 첨가하여 약 10분동안 평형상태에 도달시키고 pH를 측정한 후 시료 20mL를 채취이온 교환된 light metal (Na, K, Mg, Ca 등)을 AAS를 이용 분석주의 : HNO3은 농도가 낮은 순서대로 첨가4. 결 과pH ppmpH mmol/g{nameOfApplication=Show}
시료내의 암모니아를 측정해 인도페놀 흡광광도법을 이용하여 암모니아를 분석해 환경 기준에 맞는가를 측정하고 실험의 원리 이해 및 기기, 시약, 제조 방법 등을 익히는데 그 목적이 있다.분석용 시료 용액에 페놀니트로프시트나트륨 용액과 차아염소산 나트륨 용액을 가하고암모늄 이온과 반응하여 생성되는 인도 페놀(청색)을 파장 630nm에서 흡광도를 측량하여암모니아를 정량한다. 이 방법은 가열에 의하여 반응이 촉진되지만 재현성이 떨어지므로반응 촉진제로서 니트로푸르지드나트륨을 첨가하여 상온에서 반응시킨다. 이 결과 재현성도좋고 네슬러법 보다 뛰어나다. 또한 해수중의 NH3-N도 직접 정량할 수 있다.이 방법은 시료채취량 20L인 경우 시료중의 암모니아의 농도가 약 1PPM이상인 것의분석에 적합하다. 또한 암모니아의 농도가 10PPM이상인 것에 대하여는 가스 채취량을 줄이든가 또는 분석용 시료 용액을 흡수 액으로 적당히 묽게 하여 분석한다. 이 방법은암모니아의 농도에 대하여 이산화질소가 100배 이상 아민 류가 수십배이상, 아황산 가스가10배 이상, 황화수소가 같은 양 이상 각각 존재하지 않는 경우에 적합하다.*중화적정법분석용 시료 용액을 황산으로 적정하여 암모니아를 저량한다. 이 방법은 시료 채취량40L인 경우 시료중의 암모니아의 농도가 100PPM이상인 것의 분석에 적합하다.*네슬러시약-요오드화수은(II)과 요오드화 칼륨을 수산화 칼륨수용액에 용해한 것으로 황색의 투명한액체이다. 이 시약은 매우 예민하여 약 0.2PPM의 암모니아도 검출한다. 그리고 미량의경우의 비색정량에는 네슬러관이라 하는 표준 시험관을 사용한다.-암모니아와 암모늄이온의 검출과 비색분석에 쓰이는 고감도 시약*전처리-시료가 탁하거나 착색물질등의 방해물질이 함유되어 있는 경우 적용시료 적당량(암모니아성 질소로서 0.03㎎이상 함유량)을 취한다.수산화나트륨용액 HYPERLINK "http://www.labbank.co.kr/labbank/term/농도표시.htm" l "중량대 용량 백분율(W/V%)" (4W/V%) 또는 황산 HYPERLINK "http://www.labbank.co.kr/labbank/term/액의%20농도.htm" l "액체시약의 농도" (1+35)으로 중화증류플라스크에 옮긴다.산화마그네슘 0.3g과 비등석 수개를 넣는다.산화마그네슘 대신 NaOH (10%) 용액. 1㎖가해도 된다. 이와 같이 알칼리성에서 증류하면 여러 방해물질이 침전되고 유기물이 고온에서 가수분해 되어 암모니아가 발생한다. HYPERLINK "http://www.labbank.co.kr/labbank/term/물.htm" 물을 넣어 액량을 HYPERLINK "http://www.labbank.co.kr/labbank/term/약.htm" 약 350㎖로 한다.수기는 200㎖용량의 메스실린더에 0.05N황산용액 50㎖를 넣는다.암모니아성 증류장치를 조립가열하여 5~7㎖/min의 유출속도로 증류(냉각관의 끝은 통상 액면 아래 약 15mm를 유지하도록 넣는다. )수기의 액량이 약 150㎖가 되면 증류를 중지냉각관을 증류 플라스크와 분리냉각관의 내부를 소량의 물로 씻어서 수기에 합한다물을 넣어 200㎖로 한다.실험에 사용하는 물, 용액 및 표준액의 조제에 사용하는 물은 증류수 또는 탈염 수(이온교환수지로서 탈염 정제한 물을 사용하여야 한다. 다만 증류수 또는 탈염수일지라도 24시간을 초과하여 사용할 수 없다.시료 중에 잔류염소가 존재하면 정량을 방해하므로 시료를 증류하기전에 아황산 나트륨용액(아황산나트륨 0.9g을 물에 녹여 1L로 할 것) 1mL를 넣어 잔류염소를 제거한다. 이 양은 시료 500mL중에 있는 잔류염소 1mg을 제거할 수 있다.시료를 전처리 하지 않는 경우 Ca² ,Mg² 등에 의하여 발색 시 침전물이 생성될 수도 있다. 이러한 경우에는 발색 시료를 원심 분리한 다음 상등 액을 취하여 흡광도를 측정하거나 또는 시료의 전처리를 행한 다음 다시 실험하여야 한다.1. 암모니아성 질소 표준원액(0.1 mg NH₃- N/ml) 1000ml 제조-염화암모늄(NH4Cl)을 황산데시케이터에서 4시간 이상 건조-0.3819g을 물에 녹여 전량을 1L로 한다.-이 용액 1ml = 암모니아성질소 0.1mg 함유2. 암모니아성 질소 표준용액( 0.005 mg NH₃- N/ml) 500ml를 제조하시오.-암모니아성질소 표준원액(0.1mg-N/mL) 25ml를 물에 녹여 전량을 0.5L(20배 희석)로 한다.-이용액 1ml = 암모니아성질소 0.005mg을 함유3. 미지시료를 제조하시오 .-미지시료 1 : 표준원액 50ml + 증류수 = 500ml-미지시료 2 : 표준원액 250ml + 증류수 = 500ml4. 20% 수산화나트륨을 제조하시오 (100ml제조기준)5. 차아염소산나트륨 용액을 제조하시오(100ml 제조기준)10% 차아염소산나트륨을 사용하여 제조하고 유효 염소로서 1g에 해당하는 ml 수를 취한다 NaOCl(유효염소 10%)10ml + 증류수 50ml… 혼합 후 전량을 100ml로……6. 나트륨 페놀라이트 용액을 제조하시오.- 페놀 12.5g + 20% NaOH27.5 ml + 아세톤 3 ml + 증류수 = 100 ml7. 니트로 프루시드나트륨 용액을 제조하시오.- 니트로푸루시드나트륨 이수화물 0.05g + 증류수 = 100 ml (냉암소 보관)시료준비- 측정용 시료 : 미지시료 1, 2 각각 2 ml씩-검량선 작성용 시료 : 암모니아성 질소 표준용액(0.005 mg NH₃- N/ml)각각 2,5,8,10ml-바탕 실험액 : 증류수 30ml나트륨 페놀라이트용액 10㎖ + 니트로프루싯나트륨용액 1㎖ 주입 후 조용히 섞는다.(반응촉진제의 역할을 함)차아염소산 나트륨용액(암모니아성 질소 시험용) 5㎖ 주입 후 조용히 섞는다.(강한 산화제임)물을 넣어 표선까지 채운다.액온을 20~25℃로 하여 약 30분간 방치 (이 조건에서 발색이 최고에 달함)이 용액의 일부를 층장 10㎜흡수셀에 옮겨 검액으로 한다.따로 물 30ml를 취하여 이하 시료의 시험 방법에 따라 시험하여 바탕 시험액으로 한다.바탕시험액을 대조액으로 하여 630㎚에서 검액의 흡광도를 측정미리 작성한 검량선으로부터 암모니아성 질소의 양을 구하여 농도(㎎/L)를 산출< 참고자료>-발생원 : 생활하수, 축산폐수,부엽토 , 비료, 석유화학공업-Poluition - Organic - Ammonia - Nitrite - Nitrite-시료보존 : 즉시 실험, 시료 1L에 황산 2mL ,pH < 2 , 4℃ 보관NaOCl(10-20%)을 10mL를 200mL 용량플라스크에 넣고물을 넣어 표선을 채운 후,이액 10mL를 취해 삼각플라스크에 넣고 물을 넣어 약 100mL로 한다.요오드화칼륨 1-2g을 넣는다.초산(1+1) 6mL를 넣는다.밀봉한다.암소에 5분간 방치녹말을 넣는다.0.05N Na2S2O3용액으로 적정유효염소량(W/V%) = a × f × (200/10) × (1/V) × 0.001773 ×100a: 0.05N 티오황산나트륨용액의 소비량(㎖)f: 0.05N티오황산나트륨용액의 역가V: 차아염소산나트륨 용액을 취한 양(㎖)대기환경을 달성하기 위한 주요 수단인 배출허용기준은 개별적인 오염물질배출시설에 적용되는 규제기준으로서 요염물질배출의 최대허용치 혹은 최대허용농도라고 할 수 있다.배출허용기준은 오염물질에 대한 직접규제수단중 가장 핵심이 되는 것으로 환경기준과 배출허용기준은 목적과 수단이라는 상호관계가 있으므로 배출허용기준은 환경기준에 따라 달라질 수 있다.대기오염물질 배출허용기준은 호아산홤루들 26개 오염물질에 대하여 배출허용기준이 설정되어있고. 1991년 2월 2일 대기환경보전법시행규칙 제정시 종전의 환경보전법상의 아황산가스,먼지 등 26개 대기오영물질 배출허용기준을 20 – 80% 강화하였으며, 업계의 기술 및 대처능력을 감안하여 배출허용기준 적용기간을 1991년 2월 2일부터 1994년 12월 31일까지, 1996년 1월 1일부터 1998년 12월 31일까지, 1999년 1월 1일이후 등 3단계로 하여 예시제를 도입, 시행 함으로써 1999년 이후에는 현재의 미국, 일본 등 선진국 수준의 배출허용기준에 도달되도록 하였다.1994년 12월 31일까지인 1단계 적용기준을 제외한 그 이후의 적용기준은 다음과 같다.(단위 : PPM)오염물질배출시설적용기간 및 배출허용기준1998년 12월 31일까지1999년 1월 1일이후암모니아화학비료제조시설안료 및 염료제조시설기타 시설100 PPM이하70 PPM이하200 PPM이하50 PPM이하70 PPM이하100 PPM이하(단위 : MG/Sm³이하)측정방법배출허용기준기기분석법악취물질공업지역안의 사업장기타지역안의 사업장암모니아5 PPM이하2 PPM이하*자외 및 가시선 분광 분석법(UV-Visible Spectrophotometer)바닥 상태에 있는 원자나 분자는 그 종류에 따라 특정 파장의 자외 및 가시선을 흡수하면 전자전이을 일으키면서 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 따라서 흡수하는 파장을 알게 되면 원자 또는 분자의 전자구조, 특 원자 및 분자의 조성이 어떤 것인지를 알아 낼 수 있다. 뿐만 아니라 흡수하는 빛의 세기 , 즉 흡광도를 알면 그 원자나 분자의 농도도 결정할수 있게 된다.기기 점검이 끝나 파장이 변하더라도 시료의 측정 기계에 나타나는 흡광도 값은 기준용액과 시료 용액의 흡광도의 차이값이기 때문이다.* 자외 및 가시선 분광 분석기의 종류-홑빛살형 : 분산되어 나온 빛이 그대로 1개의 흡수 용기를 통과하는 것이다.-겹빛살형 : 분산되어 나온 빛이 두 갈래로 나위어 하나는 시료 용액을 담은 용기를 통과하고 다른 하나는 용매만을 넣은 기준 용액의 용기를 통과하게 된다.*광도법 적정직접광도법 적정 : 반응물 또는 생성물의 농도 변화에 의하여 나타나는 흡광도의 변화로 종말점을 알아내는 방법간접 광도법 적정 : 첨가한 지시약의 흡광도가 적정 용액의 부피 함수로 나타나느 방법산화환원적정, 중화 적정, EDTA적정, 차고하법 적정 및 침전법 적정 등에 대단히 유용하게 쓰인다.