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  화공기초실험 | 접촉각 접촉각 접촉각이란 고체 표면 위 액체 방울이 표면과 이루는 각을 접촉각이라 한다. 접촉각은 기체, 액체, 고체 간의 표면에너지가 열역학적 평형을 이루고 있을 때 형성되며, 고체 표면이 물리적, 화학적 성질이 균일할 경우, 같은 종류의 액체는 그 고체 표면 어디에 서나 동일한 접촉각을 가진다. 접촉각이 작을수록 표면은 친수성이고 접촉각이 클수록 표면은 소수성이다. 접촉각은 크게 정적 접촉각과 동적 접촉각으로 나뉜다. 정적 접촉 각은 액체 방울이 표면 위에 있으며 접촉선이 움직이지 않을 때, 즉 멈춰있을때 측정되는 각이다. 동적 접촉각은 접촉선이 움직이는 시점의 접촉각으로, 전진각과 후진각 으로 나누어진다. 본 실험에서는 정적 접촉각을 측정한다. 접촉각이 θ < 10° 이면 super-hydrophilic이.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2024. 4. 16.

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  화학공학실험 | 부력 실험 요약 물 속에서 뜨거나 가라앉으며 바닷속을 이동하는 잠수함의 주된 유체역학적 원리인 부력을 이해하기 위해 아크릴 실린더의 무게에 따른 부력의 종류를 탐구하는 실험을 진행하였다. 수중에서 정지한 물체에 작용하는 부력과 물체의 무게에 의해 작용하는 중력의 평형 방정식으로부터 중력과 부력이 동일해지는, 즉 중성부력이 작용할 때의 무게를 계산한 후 추를 통해 아크릴 실린더의 무게를 계산값까지 조정하였다. 준비한 수조에 아크릴 실린더가 충분히 잠길 수 있는 높이까지 물을 채운 후 이론적으로 중성부력이 작용하는 무게의 아크릴 실린더를 잠수시켜 운동양상을 확인하였다. 이후 추가적으로 다양한 무게 추로 무게를 조절한 실린더를 잠수시켜 양성부력, 중성부력, 음성부력의 모습을 관찰하였다. 실험 방법 1. 실험 과정 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2024. 2. 14.

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  공업화학실험 | 물의 접촉각 TIP 1. 접촉각은 어떠한 물질의 표면에너지를 측정 및, 그 물질의 특성을 파악하는데 중요한 역할을 한다. 2. 실험을 통해 주어진 물질의 접촉각을 측정해보고, 표면에너지를 구하는 관련 이론과 공식을 통하여 표면에너지를 구하고, 결과를 분석하며, 오차의 원인을 분석해보도록 한다. 접촉각 접촉각 이란 액체가 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 가지는 각을 말한다. 표면과 시약사이에서 이루는 접촉각의 측정은 접착, 표면처리 그리고 폴리머 표면 분석과 같은 많은 분야에서 잘 알려진 분석 기술로서, 수Å 단위의 단일층 변화에도 민감한 표면 분석 기술이다. 접촉각(θ)은 고체표면의 젖음성을 나타내는 척도로서, 대부분 고착된 물방울에 의해 측정된다. 낮은 접촉각은 높은 젖음성과 높은 표면 에너지를 나타.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2024. 1. 16.

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  유체역학실험 | 유량 및 압력 측정 TIP 많은 공학적 문제에 있어서 유동현상의 해석이 꼭 필요하다. 이것을 위해서는 유동의 속도, 유체온도, 압력, 난류 강도 등의 국소적인 성질의 계측과 유량과 질량 등의 적분된 성질, 그리고 전 유동의 가시화 같은 전체적인 성질의 계측이 필요하다. 본 실험에서는 압력 측정을 통한 유량 측정을 통해 유동현상을 이해한다. 벤튜리미터(Venturi meter) 유체가 점점 좁아지는 유로를 통과함에 따라 속도가 증가하게 되며, 결국 벤튜리 목 부분(throat)에서 압력의 차이가 나타나게 된다. 유로의 면적은 목 부분을 지난 후 점차 증가하게 되며 유체의 속도가 다시 줄어들면서 압력 회복(pressure recovery)이 일어나게 된다. 목 부분에서 일어나는 압력의 차이는 유량과 연결지어 생각될 수 있으며,.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 10. 16.

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  유체역학실험 | 베르누이 실험 TIP 1. 유체 유동에 관한 공학적 문제들은 대부분 연속방정식, 베르누이 방정식의 원리를 사용하여 해석할 수 있다. 2. 베르누이 실험에서는 벤투리미터와 피토관의 기능과 원리를 이용하여 측정된 전압, 동압, 정압의 관계로 베르누이 방정식과 정리에 대해 이해하는데 있다. 베르누이 정리 유체역학의 기본법칙 중 하나이며, 1738년 D.베르누이가 발표하였다. 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계를 규정하였다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하다는 법칙에서 유도한다. 예를 들어, 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 10. 5.

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  유체역학실험 | 수력 종합 실험장치 - 원심펌프 TIP 일정한 회전속도로 운전하고 있는 원심펌프에 대하여 각 유량에서의 양정(H), 수동력(Lw), 축 동력(L0) 및 효율(η)을 구하고 성능곡선을 그린다. 실험 방법 1. 실험 준비 1) 전원의 이상 유무를 확인한 다음 탱크에 채운다. 2) 흡입밸브를 전개한 후에 내부의 공기를 배기 코오크를 열어 제거한다. 3) 펌프를 일시 운전하여 수로에 물을 채운 다음 운전을 정지한다. 4) 수로 물을 Weir의 0점 수위까지 배수한 다음 hook gauge를 이용 수위를 측정한다. 2. 실험 과정 1) 송출 밸브를 전개한 후에 펌프가 정상운전 될 때까지 시동한다. 2) 체절상태에서 토출, 흡입압력, 전류, 전압, 역율, 회전수를 측정한다. 3) 송출 밸브를 서서히 열어 Weir에 물이 넘치게 하고 수위가 고정되.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 9. 27.

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  유체역학실험 | 삼각 weir에 의한 유량 측정 TIP 1. 유체역학 실험에 있어서 유량측정은 가장 기본적이며 필수적인 측정 실험이다. 2. 본 실험에서는 비교적 간단한 오리피스 벨츄리관 피토튜브 위어에 의한 유량의 측정 원리 중 3각 weir를 이용한 유량 측정 방법을 실험하는 것을 학습하며 3각 Weir에 의해 유량을 측정하고, Weir와 수두와의 관계를 구하여 유량계수를 산출한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Weir 및 수로 각 부분의 치수를 측정한다. 2) 펌프를 운전하여 수로의 물이 Weir를 약간 넘치게 채운 다음 펌프를 정지 시킨다. 3) 물이 Weir를 완전히 빠진 다음 Weir 저 정점과 수면이 일치된 상태에서 Hook gauge를 이용하여 보조탱크의 수위를 측정하는데 이때 수위가 0점 수두가 된다. 4) 대저울, 초시계, 유량 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 9. 25.

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  유체역학실험 | 수리 실험대 - 삼각위어 TIP 삼각웨어의 수위와 유량간의 관계를 수립하여 웨어의 수두만으로 하천이나 개수로의 유량을 알고 실험 장치를 통해 실제 유량과 이론식에 의한 유 량을 비교함으로써 유량계수(c)를 알아본다. 유량 하천이나 개수로·관속을 흐르는 액체에 대해, 유선과 직각인 단면을 단위 시간 내 에 통과하는 수량을 말한다. 유수의 단면적을 A, 유수의 평균유량을 V라 하면 유 량 Q는 Q=AV로 나타내며, 그 단위는 ℓ/s, ㎥/s, ㎥/일, ㎥/월, ㎥/연 등으로 표시 된다. 실험 방법 1. 실험 절차 1) 하부 저류조 배수밸브를 열어두고 수리실험대의 Control pannel에서 전원 스위 치를 켜 펌프를 작동시킨다. 2) 실험 장치에 유입되는 유량을 확인한 후 유량 조절 밸브를 조절하여 유량을 조 절한다. 3) 실험유.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 9. 20.

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  화학공학실험 | 기-액 평형 TIP 기-액 평형의 원리를 이해하고 여러 조작 변수 중 온도에 의한 상평형의 변화를 이해하고 실험을 통하여 기-액 평형 장치의 조작방법을 익히고 실험치와 문헌치를 비교 분석한다. 증류 액체에서 기체로 전환되고, 다시 액체로 재응축 되는 과정이며, 서로 다른 끓는점을 이용하여 둘 이상의 액체를 분리할 때 이용된다. 두 혼합물의 화학 반응 없이 물리적인 분리가 이루어지는 경우를 말한다. 단증류 증류기에 일정량의 혼합액체를 넣고 가열하여 발생한 증기를 응축시키는 가장 간 단한 방법이다. 단증류로서는 순성분을 분리할 수는 없고 대체로 휘발성이 큰 부분과 휘발성이 작은 두 부분으로 분리할 수 있다. 혼합 용액 중의 휘발성 물질이 증발함에 따라 증류 용기에 남아있는 용액의 양과 조성은 계속 변하게 되므로 그 이론.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 9. 15.

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  화공기초실험 | 전위차 적정 TIP pH메타를 이용한 산 염기 적정을 통해 적정곡선을 얻어 이해하고 해석한다. 이를 이용해 이온화 상수를 결정하고 산의 세기와 종류에 따라 변화하는 적정곡선을 확인한다. 화학평형 반대 방응이 서로 같은 속도로 진행될 때를 이르는 말. 반응물로부터 생성물이 생성되는 속도와 생성물로부터 반응물이 생성되는 속도가 같아 마치 반응이 정지한 것처럼 보인다. 평형혼합물은 반응이 가역적이기 때문에 얻어진다. A ↔ B A가 분해해서 B를 생성하는 정반응과 B로부터 A를 다시 생성하는 역반응을 생각해보면 정반응과 역반응은 둘 다 단일단계 반응이다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 0.1M 아세트산을 만들었다.(0.6g 아세트산을 비커에 넣고 증류수로 100㎖까지 채웠다.) 2) 뷰렛에 0.1M 수산화나트륨 표준용액.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 6. 7.

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  화공기초실험 | 액체의 표면장력 측정 TIP 계면활성제를 이용한 액체 시료의 농도에 따른 표면장력의 변화를 알아보고 증류수와 비교 분석한다. 여러 표면장력 측정법 중 듀누이(DuNoüy)의 표면 장력계를 사용하는 적환법을 통해 알아보았다. 실험 배경 한 분자가 동일한 분자의 액체 bulk상에 존재할 경우 분자에 작용하는 분자간의 힘은 분자를 둘러싼 모든 방향에서 동일하게 작용된다. 그러나 한 분자가 유체 표면에 존재할 경우 분자에 작용하는 분자간의 힘은 안과 밖이 다르다. 표면에는 분자 간에 작용하는 힘에 의해 수축하려는 힘이 작용하고 있다. 단위 길이당의 이 힘을 표면장력이라 한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 0.002M, 0.004M, 0.008M, 0.01M의 농도를 가지는 SDS 수용액과 증류수를 깨끗하게 세척한 비커에 담아둔다.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 6. 6.

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  유체역학실험 | 열전대를 이용한 온도 측정 TIP 온도 측정에 많이 사용되는 열전대의 원리와 특성, 측정방법에 대해 알고, 실제로 열전대로 측정을 해본다. 그리고 측정된 온도를 선형회귀분석을 통하여 측정된 열기전력과 온도의 상관관계를 알아보고, 열전대의 측정오차와 그 원인을 고찰해보는 것이 이 실험의 목적이다. 열전대(Thermocouple) 열전효과를 지닌 재질이 다른 2개의 금속선의 양 끝단을 접속하여 폐회로를 구성하고, 이 양 끝단의 접점에 온도를 다르게 하면 온도차에 의해 폐회로에 열기전력이 발생하여 회로에 전류가 흐르게 되는 것으로, 이 때의 열기전력의 크기를 이용하여 온도를 측정할 수 있다. 온도측정범위, 측정장소(환경), 원하는 정밀도 등에 따라 적당한 소선을 해야 하고, 장시간 연속 사용할 때도 항상 같은 성능을 발휘해야 한다. 실.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 29.

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  유체역학실험 | 유체의 물성치 측정 TIP 유체의 유동을 파악하기 위해서는 유체의 물성치인 밀도와 점도를 알고 있어야 한다. 유체의 밀도를 측정하기 위해 부력의 원리를 바탕으로 하는 비중계라는 기구를 이용하여 밀도를 측정하고, 유체의 점도를 측정하기 위해 세관식 점도계의 원리와 동일하게 제작된 장치를 통해 물과 글리세린의 유동을 임의로 발생시켜 유체의 점도를 간접적으로 측정하여 레이놀즈 수를 계산하고 유동형태와 어떤 관계인지에 대해 고찰하는 것이 목적이다. 유체의 비중(Specific Gravity) 비중은 물질의 밀도에 대한 상대적인 비를 나타낸다. 일반적으로 액체는 1 기압에서 온도가 4 ℃인 물을 기준으로 하고, 기체는 21℃ 공기를 기준으로 한다. 실험 방법 1. 밀도 측정 메스 실린더 내에 채워져 있는 액체에 비중계를 담그고, 비.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 27.

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  유체역학실험 | 유동 가시화 시험 TIP 레이놀즈 수에 따른 유체의 층류, 난류 상태에서 유동가시화 실험 장치를 이용해 유체가 다양한 물체 (원형, 사각형, 타원형 등)를 지날 때 물체의 형상에 따른 물체주위 유동장의 차이를 관찰한다. 유동 가시화 방법에 따른 기법들 1. 정성적인 유동가시화 기법 유동형태(Flow Pattern)를 눈으로 보거나 사진으로 찍어서 관찰하여 유동장의 정성적 정 보를 파악하는 방법 ex) 수소기포법, 연기를 이용한 방법 2. 정량적인 유동가시화 기법 가시화된 유동영상(Flow Image)을 컴퓨터나 비디오카메라를 이용하여 정량적으로 즉, 유체역학적 정보(속도, 압력, 밀도, 온도)를 디지털화 하여 수치적으로 변환 표시하는 방법 ex) Particle Image Velocimetry(PIV), Laser Dop.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 19.

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  유체역학실험 | 유동 가시화 TIP 1. 어떤 물체 주위에 대한 유동의 가시화는 유동 현상을 이해하는데 있어 유익하다. 이와 같은 전체적인 성질의 계측에는 먼저 유선, 유적선, 시간선 등의 개념을 이해하여야 한다. 2. 본 실험에서는 Smoke flow wind tunnel을 이용하여 간단한 몇 가지 형상에 대해 가시화를 수행하여 유동 현상을 이해한다. 유체의 유동특성 1. 유선(Streamline) 유선이란 유체 속도장(fluid velocity field)에 속한 순간 속도 벡터에 접하는 curve를 말한다. 따라서 유선은 각 점에서의 유동(fluid motions) 방향을 나타낸다. Steady flow에서 유선은 시간에 따라 변하지 않고 유체 입자(fluid particles)들은 유선을 따라 움직인다. 그러나 non-ste.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 17.

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  유체역학실험 | 광학기기를 사용한 유동장 측정 TIP 대표적인 광학 계측 장비 중 하나인 PIV를 이용하여 유속 측정을 통해 유동현상을 이해하는 것을 목적으로 한다. 실험 배경 많은 공학적 문제에 있어서 유동 현상을 해석하는 것이 필수적이다. 이를 위해서 유동의 속도계측이 중요하며, 그 측정방법으로 피토관 (Pitot –tube)과 열선(Hot-wire)을 삽입하여 측정하는 방법 및 광학 계측기기를 이용하는 방법 등이 있다. 그러나 대부분의 공학 응용 유동장은 3차원 속도성분 및 박리가 발생하는 복잡한 형태를 보이며, 그로 인해 유동장 내에 센서를 삽입하는 측정은 센서에 의한 유동장 방해가 발생하며 정확한 측정이 어렵게 된다. 따라서 최근의 측정 실험의 경우 대부분 광학 계측 기기를 이용하고 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Water tunn.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 15.

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  유체역학실험 | 유동 가시화(Flow Visualization) TIP 1. 유동의 가시화를 위해서는 wall tracing방법, tuft방법, tracer방법등이 사용된다. 2. tracer방법인 수소기포 가시화 장치를 사용하여 platinum와이어에 의해 생성된 작은 수소 기포를 통해 여러 형상을 통과하는 유동의 모습을 관찰하자. 유동 가시화 유동가시화는 대부분 비접촉 방식으로 유동 자체를 교란시키지 않으면서 어떤 순간의 전체 유동장을 가시화함으로써 측정하고자 하는 유동에 대한 공간적인 유동정보를 제공한다. 그림 1은 Leonardo da Vinci(1452-1519)가 물체 주위 유동을 자세히 관찰하고 이를 회화적으로 그린 것으로 최초의 유동가시화 결과로 알려져 있다. 이것으로부터 유동 가시화의 역사가 무척이나 오래 되었다는 것을 알 수 있다. 유동가시화는 정성.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 12.

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  화공기초실험 | 흡착 평형상수의 결정 TIP 일정한 온도에서 용질농도의 함수로 수용액과 활성탄 표면 사이에서의 유기산의 평형상수를 결정한다. 흡착 두 상의 경계면에서 그 상을 구성하고 있는 성분물질이 농축되는 현상. 주어진 물질의 표면적이 클수록 흡착이 많이 일어난다. 잘게 나누어지는 물질이 좋은 흡착제이고 그 예로 실리카겔과 활성탄이 있다. 흡착이 고유하고 많은 열을 내보내면 그 과정을 화학흡착이라고 하고 비고유하고 흡착되는 물질의 증발열에 비하여 작은 양의 열만이 나온다면 이 과정은 물리흡착이다. 고체 표면의 흡착력은 흡착된 물질의 양(혹은 몰수)과 흡착제의 단위질량당 흡착면적 측정으로 결정된다. 흡착제의 단위질량당 용액에서 흡착된 용질의 양은 포화점에 이를 때까지 용질의 전체 농도에 의존한다. 또한 농도가 일정할 때에는 온도가 증가하면.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 5. 1.