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오리피스&벤츄리 미터 예비레포트(Orifice&Venturi meter Preliminary Report)

예비레포트실험제목 :Orifice meter & Venturi meter조 :사조학 번 :비 to the 밀이 름 :고 인 물1. 실험 목적Orifice & Venturi meter는 유체역학을 공부하는 화학공학도에게는 매우 중요한 장치이며 Bernoulli Equation을 이용할 수 있다. 또한 본 실험을 통해서 Orifice & Venturi meter의 원리와 사용방법을 이해하고, 압력손실에 의한 무차우너 배출 계수 및 영구손실을 구해보는 것이다.2. 바탕 이론1)Bernoulli Equation :유체가 흐르는 속도와 압력, 높이의 관계를 나타낸 식으로 아래의 식이 성립 하기 위한 4가지 조건이 있다.- 첫 번째 : 유체의 흐름은 마찰이 없다.- 두 번째 : 유체의 흐름은 정상 상태(steady state)이다.- 세 번째 : 유체는 incompressible(비 압축성=밀도가 일정)하다.- 네 번째 : 유체의 흐름은 회전 등이 없는 streamline이다.- Bernoulli Equation :{u _{1} ^{2}} over {2} +gz _{1} + {p _{1}} over {rho } = {u _{2} ^{2}} over {2} +gz _{2} + {p _{2}} over {rho }ATT u=유체의`속도(m/s),`g=중력가속도(m/s ^{2} ),`z=기준면으로부터`높이#``````rho =유체의`밀도(kg/m ^{3} ),`p=유체의`압력(N/m ^{2} )- 위 Bernoulli Equation을 동일 Control System에서 동일한 높이(z1=z2)에서{u _{1} ^{2}} over {2} + {p _{1}} over {rho } = {u _{2}} over {2} + {p _{2}} over {rho } CDOTS 식1)와 같이 정리할 수 있고 Mass balance를 적용할 수 있다.u _{1} A _{1} =u _{2} A _{2} (A:관의`단면적(m ^{2} ),`u:유체의`평균속도(m/s)) CDOTS 식2)식1)과 식2)를 이용하여 u2를 정리하면 아래와 같은 식이 성립된다.{u _{1} ^{2}} over {2} + {p _{1}} over {rho } = {u _{1} ^{2}} over {2} {A _{1} ^{2}} over {A _{2} ^{2}} + {p _{2}} over {rho } 다시 이를 u1에 대해 정리하면 아래와 같다.u _{1} = sqrt {{2(p _{1} -p _{2} )} over {rho ( {A _{1} ^{2}} over {A _{2} ^{2}} -1)}} 또한 부피유량(Q)를 아래와 같이 표현 할 수 있다.Q`=`u _{1} A _{1} ``=``A _{1} sqrt {{2(p _{1} -p _{2} )} over {rho LEFT ( {A _{1} ^{2}} over {A _{2} ^{2}} -1 RIGHT )}} ``=``A _{1} sqrt {{2(p _{1} -p _{2} )} over {rho LEFT ( {A _{1} ^{2}} over {C _{c} ^{2} A _{0} ^{2}} -1 RIGHT )}} `위의 식에서의 축소계수C _{c}(Vena Contracta)는 대부분의 경우에서 0.63이다. 하지만 위의 식 보다는 더 논리적이고 무차원 배출계수C_{ p}가 사용되는 아래의 형태가 실제로 사용된다.Q`=`u _{1} A _{1} =C _{D} A _{1} sqrt {{2(p _{1} -p _{2} )} over {rho LEFT ( {A _{1} ^{2}} over {A _{2} ^{2}} -1 RIGHT )}}2)Orifice Meter :관의 단면적보다 작은 통과 구멍을 가진 얇은 판을 관의 중간에 설치하여유체가 그 판을 지날 때에 생기는 전후의 압력 차를 이용하여 유량을 재는기기. 설치비용이 적게 들고 대부분 유체에 가능하다는 장점이 있으나상류 측과 축소 단면 사이에서 손실수두가 발생한다. (Fig.1참고)Fig.1 Orifice Meter3)Venturi Meter베르누이의 정리를 응용하여 관 속의 유량을 측정하는 계기. 관의 중앙을가늘게 하고 그 전후에 직립 관을 세워 그 액면의 차로 물의 유량을 측정하는 장치이다. 유로를 유선형으로 만들어서 오리피스보다 손실 수두가 훨씬 작다는 장점이 있으나 유량변화에 따라 목 부분의 직경을 변경하지 못한다.(Fig.2)Fig.2 Venturi Meter4)차압 유량계 :관속에 Venturi관, Orifice, 노즐 등의 조리개를 넣어 그 전후 압력차를 차압계로 측정하여 그 측정값을 기본으로 유량을 재는 기구이다.3. 실험 방법(1) 헤드탱크에 물을 채워서 overflow되는가를 확인한다.(Fig.3)(2) 조정 valve를 열어서 헤드탱크로부터 물을 흘려보내고, 공기 valve를열어서 관내의 기체를 제거한다.(Fig.3)(3) 공기 valve를 닫고, 수동식 압축기를 사용하여 액주 압력계 상부의 공기를 압축시킨다.(Fig.3)Fig.3 실험방법 1)∼2)(4) 수위가 적당한 높이로 되면 액주 압력기의 수위가 모두 같은지 조사한다. 만일 수위가 같지 않으면 관내의 기체가 없는지, 또는 장치가 기울지 않았는지 조사한다. 기구가 기울었을 경우에는 하부에 부착된 나사로 조절한다.(Fig.4)

공학/기술| 2018.07.03| 4페이지| 1,000원| 조회(199)

실험, 벤츄리, 화학공학, 오리피스, 단위조작, 3학년, 4학년

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침강분석을 통한 입자크기 측정-결과레포트(Measurement of particle size by sedimentation analysis-Result report)

결과리포트실험제목 :침강속도에 의한 입자 크기 측정조 :사조학 번 :비 to the 밀이 름 :고 인 물1. Abstract이번 실험을 통해서 Andreasen 피펫의 사용법을 익히고 현탁액 안에 있는 입자가 시간에 따라 어느 정도 침강하는지를 정량적으로, 속도론의 방법으로 파악하는 실험이 더 가깝다. 실제 침강속도에 의한 입자의 질량과 입자의 속도를 통해 입자 크기를 측정하기에는 매우 어려움이 있었던 실험이다.실험을 실시함으로서 시간이 더 흐른 후 채취한 현탁액일수록 추출된 용액에 포함된 입자의 양은 더 많을 것이고 그 무게도 증가할 것임을 알 수 있다. 또한 시간이 흐름에 따라 입자가 쌓인 정도를 측정할 수 있기에 입자의 침강속도 또한 알 수 있을 것이다.2. Experiment실험 방법으로는 첫 번째, CaCO3를 1g/100㎖의 농도로 증류수와 넣어 현탁액을골고루 섞어 만든다.Fig.1 CaCO3 1g 맞추기Fig.2 현탁액두 번째, 바닥에서부터 표선 I0까지의 길이를 측정하고 시간(1분,5분,10분,30분,60분)에 걸쳐서 Andreasen피펫을 이용해 현탁액을 추출하여 다시 남아있는 용액의 길이를 측정한다.Fig.2 실험방법 첫 번째→실제 Andreasen 피펫을 이용하여 액을 추출할 때 증류수를 이용하여 연습하였더니 10ml씩 추출됨을 반복된 실험을 통해 확인하였다. 또한 시간에 따라 현탁액 추출 시 맨 바닥에서의 용액을 추출하였다. (그렇지 않으면 입자는 계속 침강하기 때문에 위치 에 따라 추출된 입자이 양이 모두 다를 것이기 때문에 동일하게 해주기 위함 이였다.)→I0의 위치는 100ml의 부피에 해당하는 위치로 책정하였다.Fig.3 I0까지 채운 용기세 번째로 시간에 따라 추출했던 각 현탁액에 대해 보관용 튜브에다가 담가 놓고 완전 건조 시킨 후 남은 CaCO3의 양을 확인한다.Fig.4 건조3. Result & DiscussionFig.5 입자 침강 중(27초경과)Fig.6 현탁액 추출 중(5분 경과)번호시간남아있는 용액 길이튜브의 무게튜브+건조된시료무게건조된 시료무게?0분17.8cm(100ml일때)···①1분15.75cm12.4492g12.5267g0.0775g②5분14.3cm12.4080g12.4605g0.0525g③10분12.5cm12.3193g12.3307g0.0114g④30분10.8cm12.4249g12.4137g-0.0112g⑤60분8.6cm12.5328g12.5157g-0.0171gTable.1 실험결과Fig.7 시간에 따른 건조된 시료의 무게D= sqrt {{18 mu L} over {( rho - rho _{f} )gt}}D:입자의 직경, μ:유체의 점성계수, L:액면의 높이,ρ:입자의 밀도, ρf:유체의 밀도, g:중력가속도, t:침강시간μ=25℃물의 점성계수는 0.00894g/cm*s.ρ=CaCO3분체의 밀도는 2.83g/cm3.ρf=25℃물의 밀도는 약 1g/cm3.g=980cm/s2.Table.3 입자의 직경 식종류시간액면의 높이(L)입자의밀도(ρ)유체의밀도(ρf)유체의 점도(μ)입자의 직경(D)60초15.75cm2.83g/cm31g/cm30.01g/cm35.13×10-3cm300초14.3cm2.18×10-3cm600초12.5cm1.44×10-3cm1800초10.8cm0.7×10-3cm3600초8.6cm0.48×10-3cmTable.4 시간에 따른 입자의 직경Fig.9 입자의 직경이 작아지는 현상4. Conclusion결론 :Table.1과 Fig.7에서 보듯이 시간이 흐를수록 건조된 시료의 무게가 점점 감소하고 있다. 이는 예상한 결과값 과는 다름을 나타내며 이론대로라면 그 양이 서서히 증가했어야 했다. 왜냐하면 시간이 흐를수록 입자들은 중력에 의해 가장 맨 아래로 가라앉게 될 것이고 그렇게 되면 추출되는 시료의 양도 증가하게 되기 때문이다. 그렇지 못한 원인으로는 현탁액의 부피를 측정 시 용액의 기포가 발생함과 사람의 눈으로 측정을 하다보니 눈금 읽기가 정확하지 않았다. 또한 증류수를 이용하였을때는 Andreasen피펫의 경우 일정하게 10ml씩 추출되었지만 현탁액의 경우 10ml씩 일정하지 않게 추출되었다. 이 원인은 용질이 섞인 용매이기 때문에 용액의 특성(점도,밀도 등) 때문이다. 또한 남아있는 용액의 길이를 측정할 때 ‘쇠자’를 이용하였는데 이 또한 정밀도가 높지 않았다. Andreasen 피펫에 있는 고무필렛 사용 시 실험방법과 완전히 일치하게 시간을 준수할 수 없었기 때문에 이러한 오차가 생긴 것으로 보인다.

공학/기술| 2018.07.03| 5페이지| 1,000원| 조회(112)

실험, 화학공학, 단위조작, 측정, 침강분석, 3학년, 4학년, 입자크기

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오리피스, 벤츄리 미터-결과레포트(Orifice&Venturi meter-Result Report)

결과리포트실험제목 :Orifice & Venturi조 :사조학 번 :비 to the 밀이 름 :고 인 물1. Abstract본 실험은 ‘유체역학’ 수강 과목을 통해 배운 베르누이 식을 적용 할 수 있는 Orifice & Venturi meter를 직접 관찰하여 보고 실제 유량에 따라 압력 차이가 위치에 따라 어떻게 나타나는지를 파악해 볼 수 있는 실험이다.본교 실험실에 배치된 차압 유량계의 일종인 Orifice & Venturi Meter의 원리를 이해하고 압력손실에 의한 무차원 배출 계수 및 영구손실을 파악해 보는 것이다. Orifice Meter의 경우 관의 단면적보다 작은 구멍을 가진 두께가 얇은 판을 관 사이에 설치하고 유체가 관을 통과할 때 판에 의해 발생하는 압력차를 이용하여 유량을 측정하고, Venturi Meter의 경우는 관의 중앙을 가늘게 하고 그 전후 직선의 관을 세워서 물의 유량을 측정하는 장치이다.실험을 하는 과정에서 Orifice & Venturi Meter를 통해 유량을 측정하고 각 구간별로 설치된 튜브를 통해 물의 상승차이를 이용하여 압력을 측정하고 각 차압유량계에 따라 배출계수를 측정 할 수 있었다. 각 유량은 5, 10, 15LPM(Liter Per Minute)으로 세 번에 걸쳐서 실험을 실시하였다.Fig.1 Orifice & Venturi Meter 전체 모습2. Experiment방법 (1) 헤드탱크에 물을 채워서 overflow되는지를 확인한다.(Fig.1)방법 (2) 조정 valve를 열어서 헤드탱크로부터 물을 흘려보내고, 공기 valve를열어서 관내의 기체를 제거한다.방법 (3) 공기 valve를 닫고, 수동식 압축기를 사용하여 액주 압력계 상부의 공기를 압축시킨다.방법 (4) 수위가 적당한 높이로 되면 액주 압력기의 수위가 모두 같은지 조사한다. 만일 수위가 같지 않으면 관내의 기체가 없는지, 또는 장치가 기울지 않았는지 조사한다. 기구가 기울었을 경우에는 하부에 부착된 나사로 조절한다.방법 (5) 조정 valve를 열어서 물을 흘려보낸다. 이 valve를 적당히 조절하여 일정한 유량하에 눈금을 읽고, 유출량을 측정한다.Fig.1-1 Orifice & Venturi meter가 포함된 관Fig.1-2 좌측이 Venturi 우측이 Orifice3. Result & Discussion유량의 눈금은 Fig.1에서보이는 것처럼 대기압일 때의 높이를 기준으로 실시하였다.관번호LPM①②③④⑤⑥⑦5(L/min)10cm11cm9.7cm9.68cm9.9cm11.2cm11.5cm10(L/min)5.4cm9.4cm6.1cm5.8cm5.7cm11.3cm9.7cm15(L/min)9.8cm16.4cm11cm10.7cm10.5cm19.5cm17.2cmTable.1 유량에 따른 각 위치에서의 높이 차Fig.2 5LPM일때Fig.3 10LPM일때Fig.4 15LPM일 때오리피스 벤추리의 대략적인 모양과 얇은 관의 위치, 직경은 다음과 같다.① ② ③ ④ ⑤ ⑥번호①②③④⑤⑥⑦직경26mm16mm26mm50mm50mm20mm50mm단면적6.76×10-4 m22.56×10-4 m26.76×10-4 m22.5×10-3 m22.5×10-3 m24×10-4 m22.5×10-3 m2구분벤추리오리피스Table.2 각 관에서의 번호와 직경 및 단면적Q`=`u _{1} A _{1} =C _{D} A _{1} sqrt {{2(p _{1} -p _{2} )} over {rho LEFT ( {A _{1} ^{2}} over {A _{2} ^{2}} -1 RIGHT )}} =C _{D} A _{1} sqrt {{2 rho g TRIANGLE h} over {rho ( {A _{1} ^{2}} over {A _{2} ^{2}} -1)}} =C _{D} A _{1} sqrt {{2g TRIANGLE h} over {( {A _{1} ^{2}} over {A _{2} ^{2}} -1)}}#Q=부피유속,`u _{1} =평균유속,`p _{i} =i지점에서`압력,`#A _{i} =i지점에서의`관`단면적,` rho =유체의`밀도을 이용하여 관의 위치에 따른 단면적과 및 높이차를 이용하여 배출게수 CD를 구할 수 있다.계산을 하기 전 편의를 위해 중력가속도 g=9.81m2/s=588.6m2/min으로 바꾸었다.유량(Q)구간5 LPM10 LPM15 LPM① → ②(오리피스)1.6664.5345.048② → ③???③ → ④???④ → ⑤???⑤ → ⑥(벤추리)1.1433.0123.329Table.3 각 지점에서 압력변화에 따른 배출계수 CD배출 계수 CD를 구할 때 2→5번까지는 허수값이 나오기 때문에 구 할 수 없다.4. Conclusion본 실험은 Orifice meter와 Venturi meter를 이용하여 실제 그 모습과 압력차이를 눈으로 확인하여 보고 배출계수를 측정하는 실험이였다. ‘①→②’이 Venturi meter가 있는 구간이였고 ‘⑤→⑥’이 Orifice meter가 있는 구간이였다. Fig.2~Fig.4를 확인해보면 특히 이 차압유량계가 있는 구간에서의 압력차이가 눈에 띄게 발생하는 것을 볼 수 있다.압력차이가 커질수록 구간에서의 높이차가 커지는 것을 확인 할 수 있으며 이건 순간적으로 많은 유량이 흐를수록 벤추리 미터나 오리피스미터에 작용하는 마찰이 커지기 때문에 마찰 손실이 일어나 유량이 클수록 높이 차이가 생기는 것 이다. ΔP=ρgΔh 이기 때문에 유량이 클수록 마찰에 의해 압력 손실이 더 많아지고 h의 차이 또한 더 커진다.또한 Venturi meter 배출계수의 이론값인 약 0.92에 해당하는 값과는 매우 다른 실험값을 나타내는데 이는 처음 접해보는 기기에 대한 미숙함과 실험실 환경에 대해 이론만큼 모든 것을 충족시키지 못했기 때문으로 보인다.Orifice meter의 배출계수의 경우도 모두 1이 넘는 값이 나타나는데 이는 압력차이를 확인할 때, 공기 valve를 통한 기포제거 및 압력기의 수위가 모두 같은 지를 확인할 때 등, 여러 가지 요인으로 인해 실험값과 같이 산출됐다고 보여진다.

공학/기술| 2018.07.03| 4페이지| 1,000원| 조회(323)

실험, 벤츄리, 화학공학, 오리피스, 단위조작, 3학년, 4학년

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액체의 점도-결과레포트(The viscosity of a liquid.-Result Report)

결과리포트실험제목 :액체의 점도조 :사조학 번 :비 to the 밀이 름 :고 인 물1. Abstract본 실험은 오스트발트 점도계법을 이용하여 25℃와 35℃에서 다양한 농도(20%, 40%, 60%, 80% 95%)의 에탄올의 유하시간을 측정하고 대조군인 물과 비교하여 상대점도를 이용하여 에탄올의 점도를 파악하여 점도에 미치는 온도의 영향을 파악하기 위한 실험이다.첫 번째로 다양한 농도의 에탄올을 준비하고 두 번째로 항온조의 온도를 25℃와 35℃에 맞춰놓고 온도계를 고정시킨다. 세 번째로 오스트발트 점도계와 고무필러를 이용하여 통과시간을 3회 측정하여 평균치를 구한다. 그 결과 25℃와 35℃에탄올의 평균 유하시간이 60%까지 농도가 짙어질수록 계속 증가하다가 점점 감소를 나타냈다. 이는 에탄올과 물의 혼합물이여서 두 물질이 수소결합을 할 때 가장 많은 결합이 일어나는 농도가 60%~80%이기 때문임을 확인 할 수 있었다.2. Experiment방법 (1) 시료로 에탄올 20, 40, 60, 80, 95%를 조제한다.(Fig.1)Fig.1 다양한 농도의 에탄올 샘플Fig.2 온도계가 들어가있는 항온조방법 (2) 일정한 온도의 항온조에 온도계를 고정시킨다.(Fig.2)Fig.3 오스트발트 점도계Fig.4 d로 흘러간 유체방법 (3) Pipette으로 일정한 체적(정확히 15 ml)의 증류수를 취하여 유체를 c로주입하고 약 10분간 방치한다.(Fig.3)→그러면 Fig.3에서의 c로 주입된 유체가 d로 흘러간다.(Fig.4)방법 (4) 고무필러를 이용하여 d에 있는 용액을 눈금 a까지 오도록 한다.(Fig.5)Fig.5 고무필러를 이용하여 용액 옮기기방법 (5) 용액을 그대로 흘려보내 액면이 a,b를 통과하는 시간을 stop watch로 3회 즉청하여 평균치를 구한다.→오스트발트 점도계를 자세히보면 a,b를 나타내는 점선이 그어져 있다.방법 (6,7) 증류수와 농도별 용액을 이용하여 25℃와 35℃에서 반복한다.3. Result & Discussion구분농도1회차2회차3회차평균0%(증류수)4.06s4.10s3.98s4.05s20%5.41s5.47s5.41s5.43s40%6.49s6.90s6.51s6.63s60%7.61s7.90s7.65s7.72s80%6.96s6.81s6.80s6.86s95%6.55s6.50s6.30s6.45sTable.1 25℃에서 농도별 에탄올에 따른 유하시간Fig.6 25℃에서 농도에 따른 평균 유하시간구분농도1회차2회차3회차평균0%(증류수)5.13s4.50s4.78s4.80s20%4.69s4.29s4.74s4.57s40%5.88s5.81s5.88s5.85s60%6.63s6.53s6.52s6.56s80%6.25s6.31s6.45s6.37s95%5.83s5.735.51s5.69sTable.2 35℃에서 농도별 에탄올에 따른 유하시간Fig.6 25℃에서 농도에 따른 평균 유하시간또한 상대점도식을 이용하려면 밀도를 알아야 함으로 각 온도에서의 농도별 용액의 무게를 측정하였다.구분농도25℃에서 에탄올 15m의 무게(g)35℃에서 에탄올 15ml의 무게(g)0%(증류수)11.4011.4120%11.7311.2540%10.0510.0360%11.0211.0480%10.0110.0295%11.2111.22Table.3 각 온도에서의 농도별 용액의 무게Table.3을 이용하여 각 온도에서의 농도별 에탄올의 밀도를 구할 수 있다.구분농도25℃에서 에탄올 밀도(g/㎖)35℃에서 에탄올 밀도(g/㎖)20%0.7820.75040%0.6700.66960%0.7340.73680%0.6670.66895%0.7470.748Table.4 각 온도에서의 농도별 용액의 밀도Fig.7 25℃에서 농도에 따른 에탄올의 밀도Fig.8 35℃에서 농도에 따른 에탄올의 밀도위의 결과값들을 참고하여 상대점도식mu = mu _{w} {rho t} over {rho _{w} t _{w}}을 이용하여 각 온도에 따른 농도별 상대점도를 게산 할 수 있다.mu :액체의`점도` mu _{w} :증류수의점도,` rho :시료의밀도#rho _{w} :증류수의`밀도`t:용액의`유하시간,`t _{w} :증류수의`유하시간 또한 물의 밀도는 0.99406 (35%의 물의밀도)로 고정시키고,mu = mu _{0} /(1+0.03368 TIMES t+0.000221 TIMES t ^{2} )을 이용하여 25℃와 35℃에서의 물의 점성계수를 얻을 수 있다.*mu :t CENTIGRADE 에서의`점성계수(kg/m·s)`mu _{0} :0 CENTIGRADE 에서의`점성계수(=0.00179kg/m·s)`t:`온도( CENTIGRADE ) ∴25℃물의 점성계수 = 0.90398(g/m·s)∴35℃물의 점성계수 = 0.73084(g/m·s)농도점성계수20%40%60%80%95%μ (g/cm·s, 25℃)0.953260.997221.272091.027211.08165μ (g/cm·s, 35℃)0.527280.599450.739520.651750.65191Table.5 온도에 따른 에탄올의 농도별 점성계수Fig.9 25℃에서 농도별 에탄올 점성계수Fig.10 35℃에서 농도별 에탄올 점성계수4. Conclusion본 실험의 목적이 오스틉라트 점도계를 이용하여 온도가 점도에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 우선 Fig.7과 Fig.8을 보았을 때 온도에서 농도에 따른 에탄올의 밀도 변화가 일정하지 않음을 알 수있다. 이는 첫 번째로 무게를 측정하는데 있어서 정밀하지 못했거나, 두 번째로 용액의 부피가 정확히 15㎖가 되지 않았거나 마지막 세 번째로 농도별 용액 제조시 농도가 각기 달라졌다고 생각할 수 있다. (허나 세 번째의 경우에는 Table1과 Table2의 결과를 보았을 때 그 오차에 대한 가능성은 많이 떨어진다.) 그렇기 때문에 마지막 Fig.9와 Fig.10에서 농도별 에탄올의 점성계수가 60%~80%까지는 일정하게 증가하다가 감소하게 되는데 마지막 95%에서 다시 증가함이 나타났다.즉, 에탄올의 경우 60%~80%까지는 증가추세를 보이다 감소하는 이유는 분자간 인력이 그 원인으로 파악할 수 있다. 에탄올과 물의 경우 서로 수소결합을 할 수 있으며 일정 농도를 넘어가게 되면 수소결합에 의한 점도에 끼치는 영향이 감소함을 알 수 있다. 에탄올과 물의 수소결합보다 에탄올과 에탄올과의 수소결합이 더 약한 것으로 결론이 도출되고 Table.5를 보다시피 에탄올 용액의 농도보다는 온도에 따른 점성계수의 영향력이 엄청나다는 것을 알 수 있는 실험이다.

공학/기술| 2018.07.03| 6페이지| 1,000원| 조회(228)

실험, 액체, 점도, 화학공학, 단위조작, 3학년, 4학년, 액체의점도

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부력-결과레포트(Buoyancy-Result report)

결과리포트실험제목 :부 력조 :사조학 번 :비 to the 밀이 름 :고 인 물1. Abstract부력의 원리(=아르키메데스 원리)를 이해하고 부력의 3가지 종류 중 잠수함의 원리인 (잠수함 부피에 따라 무게를 파악함)중성부력을 나타내기 위한 실험이다. 또한 실험을 통해 화학공학과의 꽃인 ‘유체역학’ 중 Hydrostatics를 이해하는데 큰 도움이 된다.실험방법으로는 첫 번째로 수조에 물을 채우고 두 번째로 인공플라스틱 잠수함을 띄우면서(양성부력) 세 번째로 점점 잠수함의 무게를 늘리고 줄이고를 반복하여 중성부력이 되는 점을 찾아가는 것이다. 실험에 임하기 전에 이론적인 잠수함의 무게를 구하고 그 실험의 오차발생 원인을 찾아가는 실험이다.부력의 원리로 중성부력을 찾는 것은 아래의 식과 같다V _{잠} TIMES rho _{잠} TIMES g=V _{잠} TIMES rho _{물} TIMES gg=중력가속도V잠= 잠수함의 부피rho _{잠} =잠수함의`밀도#rho _{물} =물의`밀도※우변은 모두 값이 변하지 않는 고정값이 되고V _{잠} TIMES rho _{잠} =m _{잠} (잠수함의`질량)이 되지만 m잠은 계속 변하게 되고 즉rho _{잠} 값도 변하게 된다. 실험의 목적인 중성부력을 나타내려면rho _{잠} = rho _{물}이여야 한다.Table. 1 중성부력 식2. Experiment1) 수조에 물을 일정량 채운다Fig. 1 물채우기2) 실험에 임하기 전 잠수함의 부피와 무게를 측정한다.Fig. 2 잠수함의 부피와 무게→잠수함의 부피는pi (5cm) ^{2} TIMES 8cm TIMES 3+ pi ( {3.5cm} over {2} ) ^{2} TIMES 5.5cm TIMES 3 SIMEQ 2043.70cm ^{3}이다.→잠수함의 무게는 약 650g이다.3) 잠수함에 추를 넣은 후 잠수함의 무게를 측정하여 실험방법1. 에 물을 받아놓은수조에다가 띄워보고 중성부력이 될 때까지 무게의 변화를 준다.Fig. 3-1 다양한 무게 및 부력에 따른 잠수함의 모습Fig. 3-2 다양한 무게 및 부력에 따른 잠수함의 모습3. Result & Discussion*실험 전 필요한 가정 및 필요자료(1)물의 밀도는 1g/cm3로 잡고 계산에 임하였다.(2)잠수함의 부피는 실제 자를 이용하여 측정하였으며 실제 부피는 계산값과 오차가있다.(3)기존에 사용할 뚜껑의 노화로 잠수함의 부피에 영향을 끼칠 수 있는 뚜껑을 사용하였다.1)실험과정번호잠수함에 넣은 추및 물의 무게잠수함의 총 무게잠수함의 부피잠수함의 밀도1+1286.4g1936.4g2043.70cm30.9475g/cm32+267.9g2,204.3g1.0786g/cm33+159g2,354.3g1.1520g/cm34-139.5g2214.8g1.0837g/cm35-1.9g2212.9g1.0828g/cm3Table.2 잠수함의 무게에 따른 밀도 변화→잠수함의 밀도와 물의 밀도가 같아지는 잠수함의 무게를 재야한다.→이론적인 값을 계산해 낼 수 있었지만 실제 그 이론값에 해당하는 잠수함의 무게를 맞추어도 중성부력을 나타내지는 못하엿다.→실험 번호에서는 1번~4번까지밖에 작성을 안하였지만 실제 실험에서는 약 20번에 가까운 무게 변화를 주었다.2)실험결과Fig.4 중성부력에서의 잠수함의 모습→잠수함에 추와 물을 추가 및 제거하여 무게의 변화를 주었을 때 지속적으로양성부력과 음성부력이 반복적으로 나타났다.→실제 사진은 중성부력을 나타내는데 있어 가장 가까운 순간의 모습을 포착한 것이다.→그에 따른 실험의 오차를 확인해 보았다.4. Conclusion이번 부력실험을 통해 수조에 넣은 잠수함에서 나타나는 부력 중 중성부력에 해당하는 잠수함의 밀도를 찾는 것이 우리의 주 실험 목적이었다. 허나 실제 그 무게를 이론값에 해당하는 무게와 가장 비슷한 무게를 맞추었음에도 불구하고 양성부력과 음성부력이 반복되어 나타났다. 그 원인을 파악 및 고찰해본 결과 아래와 같다.첫 번째로 원래 위에 나온 사진과는 다른 뚜껑이 사용됐어야 했다. 허나 주어진 뚜껑이 제 역할을 수행할 수 없기에 다른 뚜껑을 이용하였다. 즉 뚜껑을 위 사진과 같이 닫음으로써 잠수함의 부피에 미세한 영향을 주었다. 그렇기 때문에 잠수함의 밀도는 ‘부피’와 ‘질량’이 지속적으로 변화하였기에 무게를 이론값에 맞추었다 하더라도 오차가 발생하였음을 알 수 있다.

공학/기술| 2018.07.03| 4페이지| 1,000원| 조회(142)

실험, 화학공학, 단위조작, 부력, 3학년, 4학년

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