화학공학실험 | 레올로지(Rheology) 측정

 

 

 

TIP

 

 

회전 점도계를 이용하여 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 점도를 측정하여 각 유체의 특성에 대해 알아보고, 유체의 shear stress, shear rate의 관계를 파악한다.

 

 

 

Rheology의 개념

1922년 미국 라파예트 대학의 E.C. Bingham 교수에 의해서 제안된 것으로, 그리스어로 '흐른다'는 뜻의 ‘Rheo’에서 유래되었으며, 물질의 흐름과 변형에 관한 학문으로 제품의 생산과정에서 각종 원료 물질이 외부의 힘(Force)에 의해 어떻게 변형하면서 흐르는지를 다루는 학문이다. Rheology는 화공, 기계, 섬유, 재료, 항공, 고분자 등 공학뿐만 아니라 물리, 수학, 화학 등 순수과학과 의학, 식품 등 여러 분야와 관련된 범학제적 학문이다. 또한 고체나 유체의 역학적 성질을 이상화하여 힘을 받은 물체의 변형이나 유동을 완전한 탄성 · 소성 · 점성의 조합으로 재료 특성을 연구하는 역학 분야이다.

 

우리나라에서는 유변학(流變學), 유동학이라는 단어를 사용한다. 유변학은 물질의 흐름과 변형에 관한 학문으로 제품의 생산과정에서 각종 원료 물질이 외부의 힘(Force)에 의해 어떻게 변형하면서 흐르는지를 다루는 학문이다. 유변학은 화공, 기계, 섬유, 재료, 항공, 고분자 등 공학뿐만 아니라 물리, 수학, 화학 등 순수과학과 의학, 식품 등 여러 분야와 관련된 범학제적 학문이다. 미국에서 The Society of Rheology가 창립된 이래, 이론과 실제 공정에의 응용이 함께 발전하였다. 특히 합성고분자(플라스틱, 합성섬유, 고무 등) 산업의 급격한 발전과 더불어 그 이론적 지주 역할을 하는 유변학도 그 연구 영역, 연구인원 및 대학에서의 과목들이 크게 성장하였다.

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실험 방법

1. 점도 측정

1) 점도계와 컴퓨터를 켠 후, rheo program을 작동시킨다.

 

2) spindle을 설치한다. (spindle을 축에 달 때에는 한손으로 축을 가볍게 들어 올려 축을 단단히 잡고 다른 손으로 spindle을 잡고 시계 반대 방 향(left hand thread)으로 돌려 장치하였다.)

 

3) sample chamber를 Brookfield viscometer에 끼어 시약이 Spindle 축 의 홈까지 차도록 한다.

 

4) 각 용액 마다 rpm을 변화시켜 주며 점도, torque, shear rate, shear stress를 측정하여 준다.(이 때, torque의 값이 10%이상의 범위에서 측 정될 수 있게 해준다.)

 

 

2. PC 작동방법

1) pc의 전원을 켜고 rheoicalic icon을 더블클릭하여 reogram을 실행시킨 다.

 

2) 점도계(DV-Ⅱ+)와 컴퓨터를 제공된 cable로서 연결한다.

 

3) 점도계의 전원을 켜면 “1.external message / 2. stand alone"가 지시 되면 화살표 키를 조절하여 external mode로 선택하여 준다.

 

4) 점도계의 수평을 맞추고 spindle을 제거한 후 rheocalc 프로그램의 instrumentation에서 autozero를 클릭한다.

 

5) zero 수행이 완료되면 사용하고자 하는 spindle을 점도계에 연결하고 화면에서 spindle number을 입력한다.

 

6) spindle code 입력 후 점도계 spindle 의 표지선이 sample 용액에 잠 기도록 하여 담근다.

 

7) rpm을 입력시킨 후 초록색 버튼을 눌러주면 측정이 시작된다. 이 때, 값이 어느 정도 안정될 때까지 기다린 후 측정하도록 한다.

 

 

 

[화학공학실험]레올로지(Rheology) 측정 레포트