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매틀랩을 이용한 공정제어프로젝트

공정 제어최종 보고서- Reactive Ion Etcher- 목차 -Ⅰ.개요1) 목적2) 문제 설명II. 본론1) Step test2) Pairing3) Tuning4) DecouplingIII. 결론Ⅰ. 개요1) 목적반응성 이온에칭이란 아래와 같이 두 장의 평행한 원판 전극으로 구성되며, 시료를 전극 위에 놓고 전극 간에 생기는 수직전계의 작용으로 플라즈마 중의 이온을 가속하여 이온의 화학반응과 운동에너지 양자를 이용해서 에칭의 이방성(방향성)을 얻는 것을 말한다. 에칭은 반도체소자의 제조 공정에서 반응성 이온은 웨이퍼(wafer)표면에 회로의 배선 패턴을 형성하여 고체 필름 층을 선택적으로 제거(etch)하기위해 사용된다.그림 1 플라즈마 에칭 장치2) 문제 설명그림 2 Reactive ion etcher의 개략도제어시스템의 주요 목적은 process input을 조절함으로써 적절한 etching속도에 도달하는 것이다. 일반적으로 etch 속도는 쉽게 측정되지 않는다. 그래서 다른 변수들을 측정하고 제어함으로써 etch rate을 잘 제어 할 수 있다고 가정한다. 두 가지 중요한 제어변수는 plasma의 바이어스 전압과 플루오린의 농도이다. 두 제어변수는 궁극적으로 etch rate을 결정한다. 두 가지 중요한 조작변수는 RF Power와 출구밸브의 상태이다.공정의 운행 조건은 다음과 같다.Inputs:Power: 1000 W, range from 0 to 2000 W.Throttle: 50%, range from 0 to 100%.Outputs:Voltage, 250 VFluorine, 50% of rangeDisturbances of up to +/- 25 W in power are possible.Ⅱ. 본론1) 주어진 공정에 상응하는 전달함수 구하기(step test)(1) power에는 크기 50인 스텝을 주고 throttle에는 스텝을 주지 않는다. power에 따른voltage와 fluorine의 응답을 확인하고 전달함수G11,G21을 구한다.①. 응답곡선의 변화가 심한 영역에서 임의의 두 시점을 선택하고 이 시점에서 1차 모델식의 값과 실제 응답 값이 일치하는 것으로 간주한 다음 이 관계로부터 시간상수와 시간지연을 구한다. Smith는 두 시점으로`t _{1} =theta + {tau } over {3} `와```````t _{2} =` theta + tau 를 제시한다.t _{1}은C(t _{1} )`=0.283 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{1} )=0.283 TIMES 17.5=4.9525[V]인데 그래프의 시작점이 250[V]이므로 이를 더해주면C(t _{1} )=254.9[V]이다. 따라서 이 때의t _{1} =0.3859[min]#이다.t _{2}는C(t _{2} )`=0.632 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{2} )=0.632 TIMES 17.5=11.06[V]인데 그래프의 시작점이 250[V]이므로 이를 더해주면C(t _{2} )=261.1[V]이다. 따라서 이 때의t _{2} =0.9375[min]#이다.tau = {3} over {2} (t _{2} -t _{1} )`= {3} over {2} (0.9375-0.3859)=0.822[min] 이고,theta = {1} over {2} (3t _{1} -t _{2} )= {1} over {2} (3 TIMES 0.3859-0.9375)=0.1093[min]이다.∴ t1=0.3833, t2=0.9313, τ=0.822, θ=0.1093이다.[min]그러므로 전달함수G _{11`} =` {0.35} over {0.822s+1} e ^{-0.1093s} 이다.② power의 step에 따른 fluorine 응답은 다음과 같다.51.21-50=KM=1.21그림 3에서 알 수 있듯이 KM = 1.21이다. M=50으로 설정하였으므로 K= 0.0242이다.같은 방법으로t _{1}은C(t _{1} )`=0.283 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{1} )=0.283 TI2}는C(t _{2} )`=0.632 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{2} )=0.632 TIMES 1.21=0.7647[%]인데 그래프의 시작점이 50[%]이므로 이를 더해주면C(t _{2} )=50.76[%]이다. 따라서 이 때의t _{2} =0.4165[min]#이다.tau = {3} over {2} (t _{2} -t _{1} )`= {3} over {2} (0.4165-0.1935)=0.33705[min] 이고,theta = {1} over {2} (3t _{1} -t _{2} )= {1} over {2} (3 TIMES 0.1935-0.4165)=0.08105[min]이다.∴ t1=0.1935, t2=0.4165, τ=0.33705, θ=0.08105이다.[min]그러므로 전달함수G _{21`} =` {0.0242} over {0.33705s+1} e ^{-0.08105s}(2) throttle에는 크기 10인 스텝을 주고 power에는 스텝을 주지 않는다. throttle에 따른voltage와 fluorine의 응답을 확인하고 전달함수G12, G22를 구한다.① throttle의 step에 따른 voltage 응답은 다음과 같다.410.3-250=KM=160.3그림 4에서 알 수 있듯이 KM = 160.3이다. M=10으로 설정하였으므로 K=16.03이다.같은 방법으로t _{1}은C(t _{1} )`=0.283 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{1} )=0.283 TIMES 160.3=45.3649[V]인데 그래프의 시작점이 250[V]이므로 이를 더해주면C(t _{1} )=259.4[V]이다. 따라서 이 때의t _{1} =2.973[min]#이다.t _{2}는C(t _{2} )`=0.632 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{2} )=0.632 TIMES 160.3=101.31[V]인데 그래프의 시작점이 250[V]이므로 이를 더해주면C(t _{2} )=351.5[V]이다. 따theta = {1} over {2} (3t _{1} -t _{2} )= {1} over {2} (3 TIMES 6.889-2.973)=1.0165이다.∴ t1=2.973, t2=6.889, τ=5.8725, θ=1.0165이다.그러므로 전달함수G _{12} = {16.07} over {5.8725s+1} e ^{-1.0165}이다.② throttle의 step에 따른 fluorine 응답은 다음과 같다.31.42-50=KM=-18.59그림 5에서 알 수 있듯이 KM = -18.59이다. M=10으로 설정하였으므로 K= -1.859이다. 같은 방법으로t _{1}은C(t _{1} )`=0.283 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{1} )=0.283 TIMES (-18.59)=-5.26[%]인데 그래프의 시작점이 50[%]이므로 이를 더해주면C(t _{1} )=44.75[%]이다. 따라서 이 때의t _{1} =2.654[min]#이다.t _{2}는C(t _{2} )`=0.632 TRIANGLE c _{s} `````식으로부터C(t _{2} )=0.632 TIMES (-18.59)=-11.75[%]인데 그래프의 시작점이 50[%]이므로 이를 더해주면C(t _{2} )=38.28[%]이다. 따라서 이 때의t _{2} =6.108[min]#이다.tau = {3} over {2} (t _{2} -t _{1} )`= {3} over {2} (6.108-2.654)=5.2[min] 이고,theta = {1} over {2} (3t _{1} -t _{2} )= {1} over {2} (3 TIMES 2.654-6.108)=0.9835[min]이다.∴ t1=2.654, t2=6.108, τ=5.2, θ=0.9835이다.[min]그러므로 전달함수G _{22} = {-1.859} over {5.2s+1} e ^{-0.9835}이다.(3) 위에서 전달함수를 구하기 위해 step test로 구한 t1, t2, τ, θ의 값을 정리하면 다음과 같다.표 1 전달함수10930.081051.01650.9835K0.350.024216.07-1.859(4) 구한 데이터들로 전달함수들을 구해 나타내면 다음과 같다.표 2 전달함수전달함수G11{0.35} over {0.822s+1} e ^{-0.1093}G21{0.0242} over {0.33705s+1} e ^{-0.08105}G12{16.07} over {5.8725s+1} e ^{-1.0165}G22{-1.859} over {5.2s+1} e ^{-0.9835}(5) 위에서 구한 전달함수들로 모식도를 그려보면 다음과 같다.그림 7 전달함수 모델(6) 전달함수의 적합성을 판단하기 위해서 모델과 실제공정에step test를 한 후 출력 값을 비교해본다.① power의 step에 따른 voltage, fluorine 응답은 다음과 같다.② throttle의 step에 따른 voltage, fluorine 응답은 다음과 같다.따라서 위의 결과를 보면 구한 전달함수의 출력과 실제모델의 출력이 비슷하므로 우리가 구한 전달함수가 실제 공정과 비슷함을 알 수 있다.2) Paring조작변수와 제어변수 사이의 관계를 판단하기 위해 RGA(relative gain array)를 기반으로 하여 control loop를 paring한다. RGA는 공정 변수 간 상호 간섭의 정도를 나타낸다. 2×2 공정에서LAMBDA =` {bmatrix{lambda _{11}&1- lambda _{11}#1- lambda _{11}&lambda _{11}}}이다. Step 1에서 구한 전달함수의 Gain 값으로lambda _{11}을 구하면 다음과 같다.표 3 Paring을 구하기 위한 데이터Gain 값lambda _{11}값k110.35lambda _{11} = {1} over {1- {k _{12} k _{21}} over {k _{11} k _{22}}} =0.626k1216.07k210.0242k22-1.859Paring은lambda _{11}의 범위에 따라 표 4와 같이 결정된다.표 4 의 범위에 따른 p

공학/기술| 2016.12.02| 21페이지| 3,000원| 조회(166)

전달함수, tuning, Paring, decoupling, Step test, ITAE

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열교환기 설계

열교환기 설계1) tube size 바꾸기⑴ Example 1 - 기준 : 2tube-1passTube sideShell sideNo. of Tube324Shell Pass1ID(in)0.584ID(in)23.25OD(in)0.75No. of Baffle16Pitch(in)1, squareBaffle Spacing(in)9Tube length(ft)12Tube pass2Name FluidCrude OilName FluidproductFouling Factor(Btu/ft-hr-℉)0.0007Fouling Factor(Btu/ft-hr-℉)0.005Temperature In68Temperature In294.8Temperature Out134.6Temperature Out224.6Specific Heat(Cp)0.476Specific Heat(Cp)0.526Viscosity(cP)2.9Viscosity(cP)5.2Density(lb/ft^3)51.5Density(lb/ft^3)54.1k(Btu/ft-hr-℉)0.0792k(Btu/ft-hr-℉)0.0688Mass Flow(lb/hr)330396Mass Flow284141⑵ Example 2 - tube size 16BWG I.D = 0.620in, O.D= 0.75in, 나머지는 기준과 같다.⑶ Example 3 - tube size 14BWG I.D = 0.834in, O.D= 1in, 나머지는 기준과 같다.⑷ Example 4 - tube size 16BWG I.D = 0.870in, O.D= 1in, 나머지는 기준과 같다.⑸ Example 5 - tube size 14BWG I.D = 1.334in, O.D= 1.5in, 나머지는 기준과 같다.⑹ 총 정리ID(in)OD(in)Pressure Drop(psi)Overall coefficent(Btu/hr)tube sideshell sideExample 10.5840.752.3213.557.6Example 20.6200.751.813.555.8Example 30.83410.511.4*10^(30)64.7Example 40.87010.431.4*10^(30)61.6Example 51.3341.50.072-5.8249Example 1을 선택이유 : Example 3와 Example 4를 볼 경우 tube side의 압력 강하는 작으나 shell side의 압력 강하는 크다. 따라서 동력비가 크므로 선택불가. Example 5는 압력강하는 작으나 Example 1에 비해 Overall coefficent의 수치가 작아 선택안함. Example 2는 Example 1에 비해 tube side의 압력강하는 작으나 Overall coefficent도 작으므로 차라리 Example 1선택함.2) shell size 바꾸기⑴ Example 1 - 기준 Shell size 23.25in 강철관형Tube sideShell sideNo. of Tube324Shell Pass1ID(in)0.584ID(in)23.25OD(in)0.75No. of Baffle16Pitch(in)1, squareBaffle Spacing(in)9Tube length(ft)12Tube pass2Name FluidCrude OilName FluidproductFouling Factor(Btu/ft-hr-℉)0.0007Fouling Factor(Btu/ft-hr-℉)0.005Temperature In68Temperature In294.8Temperature Out134.6Temperature Out224.6Specific Heat(Cp)0.476Specific Heat(Cp)0.526Viscosity(cP)2.9Viscosity(cP)5.2Density(lb/ft^3)51.5Density(lb/ft^3)54.1k(Btu/ft-hr-℉)0.0792k(Btu/ft-hr-℉)0.0688Mass Flow(lb/hr)330396Mass Flow284141⑵ Example 2 - Shell size 24.25in 강철관형⑶ Example 3 - Shell size 22.25in 강철관형⑷ Example 4 - Shell size 25.25in 강철관형(5) 총정리Shell Side ID(in)Pressure Drop(psi)Overall coefficent(Btu/hr)tube sideshell sideExample 123.252.3213.557.6Example 224.252.3213.057.1Example 322.252.3214.058.2Example 425.252.3212.656.7효율이 높은 걸 원한다면 Example 3선택, 동력비가 저렴한 것을 원한다면 Example 4선택이유: tube side의 Pressure Drop은 차이가 없다. 따라서 shell side의 Pressure Drop값을 비교 해보면 Example 4가 가장 적은 값을 갖는다. 동력비를 최우선으로 생각한다면 Example 4를 선택하면 된다. 동력비 보다 효율을 최우선으로 생각한다면 효율이 가장 높은 Example 3를 선택하면 된다.

공학/기술| 2016.12.02| 10페이지| 2,500원| 조회(212)

열전달, 전도, 대류, 관내유동, 대항류

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단일구침강실험 보고서

(화공기초실험)실험 보고서(단일구 침강속도 측정 실험 )-단일구 침강속도 측정 실험-1. 실험목적유체 중에서 입자가 중력 침강할 때 일어나는 현상을 관찰하고 유체와 입자에 작용하는 힘(중력, 부력, 항력)의 평형으로부터 종말속도 및 항력계수를 예측하고 실험 결과와 비교 분석한다.2. 실험예비이론[1] 입자의 운동 매커니즘(1) 입자에 작용하는 힘유체중 입자는 다음과 같은 세가지 힘이 작용한다.1) 외력 (external force) - 중력 또는 원심력.2) 부력 (buoyant force) - 외력과 평행한 반대방향으로 입자의 부피에 해당하는 유체의 중량이 작용하는 힘.3) 항력 (drag force) - 입자와 유체의 상대적 움직임 때문에 생기며 입자의 움직임을 방해하는 힘(2) 유체중 입자의 1차원운동입자의 운동방향과 작용하는 힘의 방향이 모두 평행한 1차원인 경우 질량m인 입자에 작용하는 힘의 수지식을 다음과 같이 표현 할 수 있다.[입자가 받는 힘 = 외력 ? 부력- 항력]외력, 부력, 항력은 각각 아래와 같이 나타낼 수 있으며,위 ②③④ 식을 ①식에 대입하여 다음과 같은 식을 구할 수 있다.외력이 중력이면 입자의 가속도a는 중력가속도 g로 대치 가능하므로중력가속도를 이용하여 최종적으로는다음과 같은 유체중 입자 가속도식을 위 수지 식으로부터 구할 수 있다.[2] 종말속도중력 침강에서 중력(g)은 항상 일정하지만 항력은 속도에 따라 증가하므로, 입자의 가속도(du/dt)는 시간이 경과하면서 결국 0에 접근하게 되는데, 이때 입자는 특정한 속도에 이르게 된다.이 속도를 종말속도(terminal velocity)라 하며,이는 작용하는 힘이 0 이므로 입자는 일정한 속도로 움직이며,이는 입자가 중력 침강중 도달할 수 있는 최대 속도이다.종말속도(ut)는 식 ⑥으로부터 du/dt=0을 이용 다음과 같이 나타낼 수 있다.한편, 입자가 지름이 Dp인 구형 입자일 때, 질량(m)과 투영면적(Ap)은아래와 같이 나타낼 수 있으며,이 ⑧⑨식을 ⑦식에 대입하면 다음과 같은 종말속도 식을 얻을 수 있다.ut : 종말침강속도[3] 항력계수의 결정물체가 유체 내에서 운동할 때 상대적 움직임 때문에 항력을 받게 되는데 이때 물체의 형태나 표면의 상태에 의해 결정되는 상수?Cp를 항력계수라 한다.[위의 그래프는 실험을 통하여 구형입자의 저항계수(Cd)와 레이놀즈수(Re,p)의 사이의 관계를 나타낸 그래프이다. stokes법칙과 newton 법칙이 적용되는 Re값의 범위를 알 수 있다.]입자 침강시 유체중 입자의 레이놀즈수 범위에 따라 항력계수 Cd의 값과 종말속도를 다음의 법칙에 따라 유추 할 수 있다.※ 단일구 침강 시 Reynolds수와 항력계수의 관계C _{D} = {24} over {Re _{p}}Rep

공학/기술| 2016.12.02| 12페이지| 3,000원| 조회(100)

중력, 레이놀즈, 부력, 종말속도, 항력계수, 항력, 입자의 운동, 침강영역

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각종 배관 관로 손실 실험 보고서

(화공기초실험)실험 보고서( 각종 배관내의 관로 손실 측정 )1. 실험제목 : 각종 배관내의 관로손실 측정2. 실험 목적벤튜리 및 오리피스, 각종 배관내의 유속변화에 따른 압력차와 압력손실을 측정함으로써, 이와 관련된 Reynolds 수, 마찰계수, 압력손실을 계산하고, 비압축성 유체의 흐름에 대한 조작방법 및 특성을 이해하고 이론식과 비교 검토한다.3. 실험 이론1) 마찰이 있는 Bernoulli 식에너지 보존의 원리에 따르면, 기계적 에너지 손실에 대응하는 열이 발생한다. 흐르는 유체에서 기계적 에너지가 열로 변환되는 현상을 유체 마찰이라 정의할 수 있다.{P _{a}} over {rho } `+`gZ _{a} `+` {a _{a} bar{V _{a} ^{2}}} over {2} `+` eta W _{p} =` {P _{b}} over {rho } `+`gZ _{b} `+` {a _{b} bar{V _{b} ^{2}}} over {2} `+`h _{f}h _{f} 를 비롯한 이 식의 모든 항은 차원이 에너지/질량 이다.h _{f}는 지점 a와 b 사이에서 유체 단위 질량에서 발생하는 전체 마찰을 나타내는 것이다.2) 벤튜리 미터(venturi meter)그림에 보인 것처럼, 짧은 원뿔형 도입부, 목, 긴 원뿔형 배출부로 되어 있다. 도입부 상단과 목의 압력탭(pressure tap)을 마노미터 또는 차압 전달기에 연결한다.[그림 1] 벤튜리 미터상류 원뿔에서는 유속이 증가하면서 압력이 감소하는데, 이 압력 강하를 유량 측정에 이용한다. 배출 원뿔에서는 유속이 감소하면서 원래의 압력이 거의 회복된다. 배출부는 각도를5 DEG SIM `15 DEG 정도로 적게 하여, 경계층분리를 막고 마찰을 줄인다. 수축 단면에서는 경계층이 분리되지 않으므로 하류 원뿔에 비해 상류 원뿔은 아주 짧아도 된다. 일반적으로 상류 원뿔에서 손실되는 압력은 90%가 회복된다.벤튜리 미터로 기체의 유량도 측정할 수 있지만, 대개는 물을 비롯한 액체 유량 측정에 쓰인다. 벤튜리 미터는 압력 회복율이 크므로 다른 유량계에 비해 동력 소비량이 적다.비압축성 유체에 관한 Bermoulli 식을 벤튜리 미터 상류 부분에 적용하면 기본 식을 얻을 수 있다. 상류와 하류의 평균 유속이 각각bar{V _{a}},bar{V _{b}}이고 유체의 밀도가rho 이면, 다음과 같은 식이 된다.alpha _{b} bar{V _{b} ^{2} `} `-` alpha _{a} bar{V _{a} ^{2}} `=` {2(p _{a} -p _{b} )} over {rho } (1)밀도가 일정하므로, 연속의 식을 다음과 같이 쓸 수 있다.bar{V _{a}} `=`( {D _{b}} over {D _{a}} ) ^{2} bar{V _{b}} `=` beta ^{2} bar{V _{b}} (2)D _{a} `=`관지름#D _{b} ``=`벤튜리`미터`목`지름#beta ``````=`지름비`D _{b} /D _{a}식 (1)과 (2)에서bar{V _{a}}를 소거하면,bar{V _{b}} ``=` {1} over {sqrt {alpha _{b} `-` beta ^{4} alpha _{a}}} sqrt {{2(p _{a} -p _{b} )} over {rho }} (3)벤튜리계수. 식 (3)은 비압축성 유체의 무마찰 흐름에는 그대로 적용할 수 있다. 그러나 지점a와b사이의 벽 마찰을 고려한다면 실험 상수C _{v}를 도입하여 다음과 같이 수정한다.bar{V _{b} `} =` {C _{v}} over {sqrt {1- beta ^{4}}} sqrt {{2(p _{a} -p _{b} )} over {rho }} (4)운동에너지 인자alpha _{a}와alpha _{b}의 영향 역시C _{v}의 정의에 포함시킨다. 계수C _{v}는 실험에 의해 구하며, 접근속도 불포함 벤튜리계수(venturi coefficient, velocity of not included)라 한다. 접근속도bar{V _{a}}의 영향은1/ sqrt {1- beta ^{4}}항에서 고려한다.D _{b} < {1} over {4} D _{a}이면, 접근속도와beta 항을 무시해도 오차는 0.2% 미만이다.벤튜리를 잘 설계하면, 지름이 2~8in인 관에서C _{v}가 0.98 정도이고, 보다 큰 관에서는 0.99 정도가 된다.부피유량과 질량유량. 실제로 필요한 양은 벤튜리 목에서의 유속bar{V _{b}}가 아니라, 부피유량이나 질량유량이다. 부피유량은 식 (4)의bar{V _{b}}를 구할 수 있다.q``=` bar{V _{b}} S _{b} `=` {C _{v} S _{b}} over {sqrt {1- beta ^{4}}} sqrt {{2(p _{a} -p _{b} )} over {rho }} (5)q````=`부피유량#S _{b} `=`목`단면적질량유량은 부피유량에 밀도를 곱한 값이다.dot{m} `=`qp``=` {C _{v} S _{b}} over {sqrt {1- beta ^{4}}} sqrt {2(p _{a} -p _{b} ) rho } (6)dot{m} ``=`질량유량3) 오리피스 미터벤튜리 미터는 일반 공장에서 사용하기에는 몇 가지 결점이 있다. 가격이 비사고 상당한 공간을 차지하며 목 지름/관 지름의 비를 바꿀 수가 없다. 미터와 마노미터 장치가 정해지면 측정 가능한 최대 유량도 고정되므로, 유량 범위가 변하면, 목 지름이 너무 커서 정확한 측정치를 얻을 수 없을 수도 있고, 목 지름이 너무 작아서 최대 유량을 수용할 수가 없을 수도 있다. 이러한 경우에 오리피스 미터로 대체할 수 있지만, 동력 소비량이 크다는 대가를 치러야 한다.예단(sharp-edged)표준 오리피스 미터를 그림에 보였다. 이것은 정밀하게 구멍을 뚫은 판을 두 플랜지사이에 끼운 것으로, 구멍과 관을 동심으로 설치한다(편심으로 설치하거나 부분적으로 열리도록 하는 경우도 있다). 판의 구멍 둘레는 하류쪽으로 비스듬히 깎기도 한다. 압력 탭은 각각 오리피스 판 상류와 하류에 설치하고, 마노미터나 차압 전달기에 연결한다. 탭의 위치는 임의로 정할 수 있지만 표에 보인 세 가지가 공인되어 있다. 가장 일반적은 것은 플랜지 탭이며, 그림에 보인 것은 베나 콘트랙타 탭이다.오리피스 미터의 원리는 벤튜리 미터에서와 마찬가지이다. 오리피스를 통과하면서 흐름 단면적이 감소하면 속도두가 증가하면서 압력두가 감소하므로, 탭 사이의 압력차를 마노미터롤 측정한다. 속도두 증가와 압력두 감소 사이의 관계는 Bernoulli 식으로 나타낼 수 있다.벤튜리 미터에는 없는 복잡한 문제 하나가 오리피스에서 생긴다. 오리피스는 예리하므로 오리피스 판 하류에서 흐름이 분리되어, 하류 유체 중에 유리 제트(free-flowing jet)를 형성하는데, 그림에 보인 것처럼 베나 콘트랙타가 생긴다. 벤튜리의 경우와는 달리, 이 제트는 고체 벽에 의해 조절되는 것이 아니므로, 제트의 단면적은 오리피스 구멍 면적에서 베나 콘트랙타 면적가지 변한다. 따라서 어던 지점의 면적, 가령 하류 탭에서의 면적을 정하기가 쉽지 않으며, 하류 탭의 제트 유속과 오리피스 지름을 관련시키기도 쉽지 않다. 벤튜리계수에 비해 오리피스계수는 값이 작고 변동이 심하다. 따라서 오리피스 미터를 정량적으로 다루려면 검량하여 보정해야 한다.오리피스 미터의 설계 기준에 관한 상세한 내용은 문헌에서 찾을 수 있다. 검량(calibration)을 하지 않고도, 유량계의 정확한 성능을 유지할 수 있으려면 이러한 자료에 따라야 할 것이다. 그러나 근사 설계나 예비 설계에서는 식을 4)와 비슷한 다음 식으로도 충분하다.u _{0} `=` {C _{0}} over {sqrt {1- beta ^{4}}} sqrt {{2(p _{a} -p _{b} )} over {rho }} (7)`````u _{o} `````=``오리피스를``통과하는`유속#``````beta ```````=``오리피스``지름과```관``지름의```비#p _{a,`} p _{b} ``=`그림의``지점``a와``b의``압력식 (7)에서C _{o}는 접근속도 불포함 오리피스 계수(orifice coefficient, velocity of approach not included)라 한다. 이 값은, 오리피스와 베나 콘트랙타 사이에서 제트의 수축, 마찰,alpha _{a}와alpha _{b}를 고려하여 보정한 것이다.C _{o} 값은 실험에 의해 측정해야 하는데,beta 와 레이놀즈수의 변화에 따라 상당히 달라진다. 레이놀즈수는 다음과 같이 정의한다.Re _{o} `= {D _{o} u _{o} rho } over {mu } `=` {4 dot{m}} over {pi D _{o} mu } (8)D _{0} ``=`오리피스``지름Re _{o} >30,000에서는C _{o}가 거의 일정하고beta 와 무관하기 때문에 식 (7)을 설계에 활용할 수 있다. 이러한 조건에서 플랜지 탭과 베나 콘트랙타 탭일 때의C _{o}는 0.61이라 보면 된다. 실제 프로세스에서는beta 가 0.20~0.75 범위이다.beta

공학/기술| 2016.12.02| 14페이지| 3,000원| 조회(222)

레이놀즈, 오리피스, 마찰손실, 관내유동, 벤튜리, 관내마찰

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인화점 측정실험 평가A+최고예요

인화점 실험1. 목적인화점은 가연성 액체의 액면 부근에서 인하하기에 충분한 농도의 증기를 발산하는 최저온도를 말한다. 가령 가연성 액체가 저장탱크, 드럼통, 석유통 등의 밀폐용기 속에 저장되어 있는 경우 하부 인화점과 상부 인화점 사이에서 혼합 가스는 폭발위험이 있다. 이러한 혼합가스의 폭발을 예방하기 위해서 정확한 인화점을 측정하여 이들 범위 밖에 저장하는 것이 필요하다.2. 실험장치 및 사용오일시 약인화점 구분예상 인화점온도사용 온도계엔진오일저온인화점50 ~ 75℃저온온도계브레이크오일저온인화점75 ~ 90℃저온온도계1) 실험기구3. 원리 및 이론1) 인화점규정조건에서 시료를 가열하여 작은 불꽃을 유면에 가까이 대었을 때, 기름의 증기와 공기의 혼합기체가 섬광을 발하며 순간적으로 연소하는 최저의 시료온도를 말한다.인화점의 측정방식에는 밀폐상태에서 가열하는 방식 및 개방상태에서 가열하는 방식이 있으며, 전자의 측정방식으로 구한 인화점을 밀폐식인화점, 후자의 측정방식으로 구한 인화점을 개방식인화점이라 한다. 같은 시료에서는 통상 개방식인화점이 밀폐식인화점보다 높은값을 나타낸다.2) 연소점규정조건에서 시료를 가열하여 작은 불꽃을 유면에 가까이 대었을 때, 기름의 증기와 공기의 호합기체가 연속하여 5초이상 연소하는 최저 시료온도, 연소점의 측정은 클리브랜드 개방식 인화점 시험방법에 따라 한다.4) 시험방법의 종류인화점에 따라 측정법이 다르며 일반적으로 개방식과 밀폐식으로 크게 구별한다. 인화점이 80℃ 이하의 시료에 대한 밀폐싟시험기는 측정온도 범위가 넓고, 실온 이하의 저온에서의 인화점도 특정이 가능한 것이 특징이다.5) 연료? 가솔린 : 원유를 분별 증류할 때 끓는점의 범위가 약 30~200℃ 정도인 액체상태의 석유? 등유 : 원유로부터 분별 증류하여 얻는 끓는점의 범위가 180~250℃인 석유? 경유 : 원유를 분별증류하여 얻는 끓는점의 범위가 250~350℃인 석유? 윤활유 : 기계의 마찰면에 생기는 마찰력을 줄이거나 마찰면에서 발생하는 마찰열을 분산시킬 목적으로 사용하는 유상물질(油狀物質)로 주로 석탄계 광물유가 쓰인다.5. 실험순서1) 시료컵에 실험을 하고자 하는 시료를 시료 기준성에 따라 넣는다.2) 인화점(저온/고온)에 따른 알맞은 온도계를 선택하여 장착한다.3) 교반기와 히터를 작동시키고 가스량을 조절하여 불꽃을 생성시킨다.4) 시료의 예상인화점 범위 이전부터 일정한 간격으로 시험불꽃을 대어 시료의 증기가 인화하 는 최저온도를 찾아낸다.5) 실험에 사용한 시료를 비우고 시료컵을 식힌뒤 에 다시 정해진 용량만큼 시료를 넣어 반복 한다.6) 하나의 시료가 끝난뒤 시료컵을 깨끗이 닦아내고 다른 시료를 넣어 실험을 반복한다.▲ 덮개를 닫고 너트로 조인다.▲ 인화불꽆볼륨을 활용. 불꽃점화▲ 인화가 된 경우▲ 인화가 안된 경우6. 결과 및 고찰① 실험에 사용된 물질의 예상인화점과 실험을 통하여 얻은 결과를 정리 기록하시오.예상인화점1차실험2차실험평균엔진오일50 ~ 75℃87℃92℃89.5℃브레이크오일75 ~ 90℃103℃95℃99℃②가연성 액체의 인화점 파악이 필요한 이유에 대하여 기술하시오.가연성 액체가 공기 중에서 개방상태에 있는 경우에는 인화점 이상의 온도에 있어서 착화(불이 붙거나 타기 시작함)에 의해 화재를 일으킨다. 또, 밀폐상태(드럼통, 석유통 등)에 있는 경우에는 하부 인화점과 상부 인화점 사이에서 액면 위의 증기-공기 혼합물이 착화되어 가스 폭발위험이 있다.따라서 가연성 액체의 인화점을 파악하여야 운송 및 보관 시에 가연성액체의 인화점보다 낮은 온도를 유지해주어 가연성액체가 착화에 의한 화재 등의 사고발생을 예방할 수 있다.③인화점과 발화점의 정의 및 차이점에 대하여 기술하시오.-인화점물질이 가연성 증기를 발생하여 인화할 수 있는 최저온도.즉, 기체 또는 휘발성 액체에서 발생하는 증기가 공기와 섞여서 가연성 또는 폭발성 혼합기체를 형성하고, 여기에 불꽃을 가까이 댔을 때 순간적으로 섬광을 내면서 연소하게 되는 인화되는 최저의 온도를 말한다. 인화점을 넘어서 가열을 더 계속하면 불꽃을 가까이 댔을 때 계속해서 연소하는 온도에 이른다. 이 온도를 연소점이라고 하여 인화점과 구별한다.-발화점물질을 공기 또는 산소 속에서 가열할 때 발화하거나 폭발을 일으키는 최저온도.착화점, 착화온도, 발화온도라고도 하며 발화점은 고체인 경우 시료의 모양이나 크기에 따라 다르고, 또 기체인 경우에는 공기(산소)와의 혼합비 또는 측정방법 등에 따라 다르다. 공기 또는 산소 중에서 물질을 일정온도 이상으로 가열하면서 연소에 의한 발열속도가 방사에 의한 냉각속도보다 커져서 외부로부터 점화하지 않더라도 발화하여 연소를 계속하게 되는데 이 최저온도를 착화점 또는 발화점이라 한다.

공학/기술| 2016.12.01| 6페이지| 3,000원| 조회(685)

인화점, 연소조건, 발화점, 가연성 연료

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