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saybolt 점도계 실험

0. 1Saybolt 점도계0) 실험목적점성계수(점도)에 대한 개념을 알고 Saybolt 점도계를 이용하여 유체의 점도를 측정한다.1) 관계이론Saybolt 점도계는 주로 유류의 점도를 측정하는 미국의 표준형 점도계로서 짧은 모세관을 통하여 일정한 체적 V=60에 흐르는 시간을 측정하여 동점성계수의 척도로 삼는다. 이 시간을 Saybolt 초(SSU)로 하고, 동 점성계수(stokes) 사이에는 다음과 같은 근사 관계식이 성립한다.-------------------------------------------------------------------------------(4-1)『 점도의 기본 개념 』※ 점도(Viscosity)- 물체의 끈끈한 정도를 나타내는 물리적 단위※ 점도(Viscosity, y) = 전단응력/전단율※ 동점도(Kinetic Viscosity) = 점도/밀도(ρ) => 유동성(Fluidity)SI Unit → m2/sCGS Unit → cm2/s = St (stokes)cSt☆ 점도의 가장 중요한 작용인자(Factor)는 온도 ☆? 점도 : 흐름의 거동은 생산품의 평준화와 품질을 간접적으로 나타낸다.그리고 유동학적 특성치는 공정의 부과량을 정하는 데도 사용된다.점성을 측정하는 원리에는 세가지 방법이 있다.(1) Newton의 법칙에 의한 것(2) Hagen-Poiseuille 식을 이용하는 것(3) 점성이 알려진 유체로 검정하는 것? 특징 : 유체의 전단변형률은 전단응력에 비례한다.μ duτ=gc dyμ는 비례상수이며 이를 절대점도라고 한다.유체의 점성인접해 있는 유체의 부분 사이에 상대운동이 있으면, 상대적으로 빨리 움직이는 부분은 상대적으로 느리게 움직이는 부분에 의해 운동이 지체되며, 이러한 상대운동에 대한 저항 현상을 연속체의 관점에서 정량화할 때 필요한 개념이점성이라고 할 수 있다.Re = ρVL / μ = VL /여기서 V와 L은 유동의 대표속도, 대표 길이의 척도로 나타낸다.Re의 식의 두 번째 형태는 ρ와 μ의 비가 동점성계수( kinematic viscosity )이다.V = μ/ρ질량단위는 약분되어 V는 초당 평방미터 또는 초당 평방피트의 단위를 가지게 되므로 이것을 동점성계수라고 한다.온도에 따른 점성계수의 변화점성계수에 대한 온도의 영향은 대단히 크지만 압력의 영향은 그리 크지 않다. 기체와 대부분읜 액체의 점성계수는 압력에 따라 서서히 증가한다.액체점성계수는 온도에 따라 대략 지속적으로 감소한다. 즉, μ?ae?bT 이다.그러나 더 잘 맞는 경험식으로 lnμ가 1/T의 2차식으로 표시된 것이 있다.여기서 T는 절대온도이다.ln μ/μ? ? a + b(T?/T) + c(T?/T)²Saybolt 점도계는 주로 유류의 점도를 측정하는 미국의 표준형 점도계로 짧은 모세관을 통하여 일정한 체적 V+60cc 에 흐르는 시간을 측정하여 동점성계수의 척도로 삼는다. 이 시간을 Saybolt 초 (SSU)로 하고, 동점성계수(strokes)사이에는 다음과 같은 근사 관계식이 성립한다.= 0.0022t - 1.8 / t4) 실험준비 및 방법(1) 시료를 용량 500의 용기에 약 450g을 준비한다.(2) 시험관(시료 통)은 사용하기 전에 적당한 용재로 깨끗이 세척한다.(3) 시험관의 관 저부 하단의 공기가 모여 있는 부분에 콜크 마개를 6.5~9.5mm의 깊이로 막는다.(4) 시험관의 Over Flow실 위에 표준부속인 Ring을 집어 넣는다.(5) 시료는 미리에 가열하여 놓고, Over flow실의 Ring 높이까지 채운다.(6) 중앙 hole에 시험용 온도계를 고정시키고, 시험관에 충격을 주지 않도록 주 의 하면서 온도계를 회전시켜서 시료온도가 시험온도의 ±0.3℃가 될 때까지 혼합하여 그 온도에서 1분간 유지한다.(7) 교환 Ring을 제거하고 시험관의 뚜껑을 닫는다.(8) Receiving Flask를 Flow-out-holder밑에 놓은 다음 콜크 마개를 뽑음과 동시에 초시계를 작동시킨다. 시료가 Flask의 눈금(60)에 달했을 때 초시계를 정지한다.(9) 시료의 유출시간이 200초 미만일 때는 0.5초 단위로, 200초 이상일 때는 1초 단위로 하여 Sayblolt 초로 하며 시험온도를 부기한다.2) 5) 실험상 유의점(1) 온도의 변화가 적고, 유동이 적은 실험실내에서 실험해야한다(2) 표준공공검정의 실험을 할 때에는 실험실의 온도를 20~30℃로 유지하고 실험실내의 온도를 기록한다.(3) 실험 전에 반드시 시험관을 증류수나 Xylene 등을 사용하여 깨끗이 닦아야 한다.(4) 시료를 가열할 때 국부가열이 되지 않도록 주의한다.(5) 최초의 30분은 서서히 가열하고, 그 후 열량을 더욱 가하여 소정의 온도로 한다.(6) 가열 중 시료는 계속 저어서 혼합하는 것이 좋지만, 소정의 온도에 도달하기 최후 30초에 있어서는 끊임없이 혼합한다.(7) 시료의 가열시간은 2시간 이내로 하고 각각의 시료는 1회의 실험에서 1회만 가열처리를 행한다. 시료를 재가열하여서 사용하면 안 된다.3) 6) 실험결과 및 보고서(1) 측정값으로부터 관계식을 이용하여 계산하고, 실험보고서에 기입하다.(2) 수회 반복 실험하여 산술평균한다.실험 결과측정온도˚C측정횟수측정시간(sus)동점성계수(cm²/s)평 균 치(cm²/s)30°C1160.5834.4833.92159.3234.203154.0933.0240°C195.4919.519.6294.5819.3397.8620.150°C183.1316.417.0284.6116.8388.7117.9레이놀즈 수 와 동점성계수동점성계수 그래프실험결과 분석온도가 올라가면 동점성계수가 커지는 것을 알 수 있었다.점성계수는 온도에 따라 대략 지속적으로 감소한다.평가 및 소감Saybolt 점도계에 대해서 알 수 있었고, 동점성계수와 온도와의 관계를 알 수 있었다.1. 2. 회전형 점도계0) 1) 실험 목적회전형 점도계를 이용하여 Spindle별 rpm별 유체의 점도를 측정한다.1) 3) 실험준비(1) Frame 하부의 Screw를 조절하여 수평을 맞추고 전원 스위치를 켠다.(2) 시료의 점도 측정에 적당한 spindle을 선택한다. 시료가 고점도 일수록 높은 번호의 spindle을 사용한다.(3) 점도계에 spindle을 설치한다. 점도계 나사는 왼 나사로 되어 있으며 한 손으 로 spindle 연결 부위를 잡고 수직방향으로 약간 들어 올린 뒤 다른 한손으로 spindle을 잡고 서서히 돌려 연결한다. 본체 쪽 spindle연결 부위는 충격에 민감하므로 주의 하여야 한다.(4) 시료 용액이 지정 온도로 되게 한다.(5) 시료 용액의 중앙에 spindle을 위치시키고 서서히 점도계를 내려 spindle의 표시 지점까지 spindle이 잠기게 한다. 이 때 spindle 하단에 기포가 발생하지 않도록 주의한다.2) 4) 점도 측정(1) 시험하려는 물질에 Spindle을 담그고 Spindle의 표시부분 까지 잠기도록 한다. Spindle이 잠길 때는 약간 비스듬하게 하여 거품이나 Trapping이 발생하지 않도록 주의해야 한다.(2) 측정을 하기 전에 Spindle과 rpm 속도를 선택한다. 안정된 값에 도달될 때 까지 충분한 시간이 필요하며 최대한으로 정확도를 높이기 위하여 10% Torque 값 이하에서 측정하는 것은 피해야 한다.(3) Motor on/off 키를 누르면 작동이 중단되고 Spindle을 교체하거나 Sample을 바꿀 수 있다.3) 5) 주의 사항(1) 점도는 온도에 따른 변화가 심하므로 시료 전체가 균일한 온도가 되게 한 뒤 측정해야한다.(2) 시료는 용기 내벽의 영향이 없게 600ml이상의 바닥이 넓고 평평한 원통형 용기를 사용한다.(3) 점도값을 기록할 때는 반드시 Spindle 번호와 rpm 그리고 온도를 부기한다.Spindle?NO.측정온도(°C)rpm점도 값6119.12039.6 mPa.s40.8 cP6119.13042.4 mPa.s43.0 cP6119.15043.4 mPa.s43.9 cP6219.110047.7 mPa.s43.8 cP실험결과회전 점도계 그래프실험 결과 분석점성계수에 대한 온도의 영향은 대단히 크지만 운동(회전)의 영향은 그리 크지 않다. 액체의 점성계수는 운동(회전)에 따라서 서서히 증가 한다.① rpm 과 dial reading 의 상관관계- rpm이 증가 할수록 spindle의 dial reading(저항)이비례적으로 증가 한다.② 온도와 점도의 상관관계

공학/기술| 2010.06.08| 10페이지| 1,000원| 조회(760)

유체역학, 점도계, 유체공학실험, Saybolt

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