반응형 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. 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. 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. 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. 화학공학실험 | 직렬교반반응기(CSTR) TIP 1. 직렬로 연결된 3개의 교반 탱크에서 농도가 서로 다른 용액을 주입방법의 변화와 유량의 변화, 교반 조작의 변화를 주어 각각의 탱크에서의 응답속도를 측정한다. 2. 실험 1 : 3개의 직렬로 연결된 탱크에 주입방법을 A step으로 하였을 때 3개 탱크의 농도 변화의 응답속도 측정 3. 실험 2 : 3개의 직렬로 연결된 탱크에 주입방법을 An impulse로 하였을 때 3개의 탱크에서 농도변화의 응답속도 측정 4. 실험 3 : 용액을 교반 하지 않았을 때의 3개 탱크의 변화와 응답속도 측정 5. 실험 4 : 농도가 서로 다른 용액을 1개의 탱크와 관에서 주입방법을 a step으로 하고 3번탱크와 head 탱크에서 농도 변화의 응답속도를 측정 실험 방법 실험 1 1) 20리터 용기(A용기)에 순.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 4. 20. 화학공학실험 | 기상 분자의 확산계수의 측정 실험 요약본 실험은 아세톤의 확산 계수를 측정하기 위한 실험이었다. 확산 계수는 온도에 영향을 받으므로, T자관에 아세톤을 넣은 후, 실험하는 동안에 T자관을 항온조에 넣어서 실험하였다. 그리고 시간에 따라 얼마나 확산되었는지 확인하기 위해 매 10분마다 확대경을 통해 아세톤이 얼마나 줄었는지 확인을 하였다. 이를 통해 확산 계수도 알아 낼 수 있었다. 본 실험에서는 아세톤의 확산 계수가 문헌치와 비교하여 7.27%의 오차율이 발생하였다. 실험 방법1. 실험 과정1) T자 관의 약 55㎜를 Acetone으로 부분적으로 채운다. (T자 관의 벽면을 이용하여 Acetone을 조금씩 흘려 넣으면 쉽게 채울 수 있다. 기포 발생 시에는 T자 관을 조금 두드려준다.) 2) 실험장치의 히터 스위치를 켠 후 설정 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 4. 15. 공업화학실험 | 기체 흡수 TIP 혼합 기체 또는 증기를 액체와 접촉시켜 특정한 기체를 액 중에 흡수시키는 공정은 화학공학에서 여러 목적으로 사용되고 있다. 이 실험에서는 흡수의 원리를 이해하고, 충전탑에서 기체와 액체가 향류로 흐를 때의 특성을 익히며, 기체 혼합물 중의 한 성분을 흡수시켜 물질 전달 계수를 구해본다. 전달 단위 수(Number of transfer unit, NTU)와 전달 단위 높이(Height of transfer unit, HTU)를 계산하여 그에 관한 개념도 파악한다. 기체 흡수 (Gas absorption)기체흡수는 가용성 기체와 불용성 기체 혼합물에서 가용성 기체를 액체에 용해시켜 분리 제거하는 물질전달 조작을 말한다. 오염된 배출기체를 액상 흡수제와 접촉시켜 배출기체 중의 오염성분을 제거하거나.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 3. 16. 화학공학실험 | 접촉각 측정 TIP 접촉각은 물질의 표면에너지를 측정 하고, 물질의 특성을 파악하는데 중요한 역할을 한다. 실험을 통해 주어진 물질의 접촉각을 측정하고, 표면에너지를 구해본다. 그리고 접촉각이 실험 조건에 따라 어떻게 변하고 각종 이물질의 혼입에 따라 어떻게 변하는지 관찰한다. 접촉각고체표면의 액체에 대한 젖기 쉬움성은 액체분자와 고체 표면의 상호작용의 정도를 나타내고 있다. 2가지 상의 계면에서 일어나는 상호작용은 일반적으로는 흡착이기 때문에 습윤 (또는 젖음) 은 고체 면에서의 액체의 흡착현상이라 할 수 있다. 젖기 쉬움의 정도를 가장 간단하게 아는 방법은 아래 그림에 보는바와 같이 고체 면상에 덮여 있는 액적과의 사이 각도를 측정하여, 그 크고 작음으로부터 젖음의 정도를 알 수 있다. 여기서의 각도 θ 를.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 3. 14. 화학공학실험 | 기액평형 TIP 1. 본 실험 장치는 물질 전달 과정의 하나인 증류 개념을 익히도록 설계 제작하였다. 2. 이 장치는 일정한 압력 하에서 혼합 용액을 일정한 온도로 증발 시키면 혼합 증기와의 평형 관계가 장치 내에서 이루어지는 것을 실측하도록 하였으며, 이러한 평형 관계를 통하여 평형증류에 대하 기초 지식을 쌓을 수 있도록 하는 것을 목표로 한다. 기-액 평형메탄올과 물은 서로 임의의 비율로 혼합하여도 균일한 용액으로 된다. 메탄올-물 용액에 있어서 각각의 성분의 혼합증기와 평형에 있는 계에서 gIBBS 의 상률을 적용해 보자. 계의 성분수는 메탄올과 물의 두가지이고, 상의수는 기상과 액상의 두 가지이다. 그러므로 상률에 따라서 이 계의 자유도는 2-2+2=2가 된다. 즉, 온도,압력,기상,액상의 조성 등의.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 3. 13. 화학공학실험 | 2성분계의 기-액 평형 TIP 1. 대기압 하에서 물-프로판올 혼합용액의 2성분계 기-액 평형의 원리를 이해한다. 2. 끓는 온도와 액상의 프로판올 몰 분율의 관계(T-X diagram), 액상의 프로판올 몰 분율과 기상의 프로판올 몰분율과의 관계(X-Y diagram)를 도시하는 방법을 익힌다. 실험 배경기-액 평형의 실험을 증류실험의 일종이다. 증류는 액체혼합물 중 각 성분의 증기압 차를 이용해서 각각의 성분으로 분리하는 조작이다. 석유공업을 시초로 해서 각종의 화학공업에서 널리 이용되고 있다. 일반적으로 용액을 비등시키면서 발생하는 증기의 조성은 원래 액의 조성과 다르게 되고, 이 조성의 차이를 이용해서 성분을 분리하고자 한다. 이번 실험에서 증류조작의 기본이 되는 2성분계의 분리를 대상으로 그 원리를 설명하고자 한.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 3. 10. 화학공학실험 | 연속식 증류탑 TIP 1. 증류란 액체를 끓는점까지 가열하고, 증발한 물질을 냉각하여 다시 액체로 만드는 일을 일컫는데 이는 각 성분의 비점차를 이용하는 것이다. 증류조작의 기본 원리를 이해하는 데는 기액 평형에 대한 이론적 내용이 필요로 하게 된다. 2. 본 실험에서는 연속식 증류탑의 제반현상을 실험을 통하여 이해하고자 하는데 있다. 증류액체를 정제할 때, 또는 액체가 혼합물인 경우 이것을 각 성분으로 분리시킬 목적으로 행하는 일이 많다. 증류할 때 처음에 증발해 나오는 것은 끓는점이 낮은 물질이고, 나중에 나오는 것일수록 끓는점이 높은 물질이다. 증류에 의해서 얻는 액체를 유출액 또는 유분(溜分)이라 하고, 남은 액체를 잔류물이라고 한다. 유출액을 다시 증류하였을 때,새로 생긴 유출액은 앞서 얻은 유출액보다 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 2. 23. 화학공학실험 | 열전도 실험 실험 요약서로 다른 온도의 두 물질이 열적으로 접촉을 하면 열은 고온의 물질로부터 저온의 물질로 흐르게 되며<s.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 1. 29. 화학공학실험 | 열전도도 및 열전달계수 측정(Measurement of thermal conductivity and heat transfer coefficient) 실험 배경 본 실험에서는 두 가지 실험, 열전도도와 열전달계수를 측정실험을 진행하였다. 열전도도측정 실험에서는 온도를 각각 변화시켜주면서 저온부와 고온부의 온도를 측정하고, Fourier 법칙을 이용하여 금속 기둥의 열전도도를 직접 구해보았다. 열전달계수 측정실험에서는 이중관 열교환기에서 유체흐름이 향류와 병류일 때, 정해진 각 지점에서의 온도를 측정하고 Newton의 냉각 법칙을 이용해 열전달계수를 구해보고 비교해보았으며, 또 유체의 온도를 측정하여 총괄 열전달 계수를 구하였다. 우리는 열전도도 측정 실험을 통해 steady state에서의 열의 이동으로부터 열전도도를 구해보고 전도에 의한 열전달을 이해할 수 있으며, 열전달 계수 측정 실험에서는 향류와 병류에 따른 유체의 유량과 총괄 열전달 계수를 구.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2023. 1. 28. 화학공학실험 | 다단식 연속증류 TIP 1. 본 실험에서는 전환류하에서 이성분계(메탄올–물)의 회분식 정류실험을 행하여 McCabe-Thiele법에 의한 이론단수를 구하고 실험결과와 비교한 총괄단효율을 알아본다. 2. 본 실험에서는 환류 상태에서 이성분계 (methanol-water)의 연속 정류실험을 이해한다. 정류(Rectification) 증류법의 하나로, 단증류에서는 외부로부터 열을 공급해야 하는데, 증기가 응축 할 때는 반대로 열을 방출한다. 따라서 증류되는 액체와 분축시키는 증기를 흔합하면 열을 주고받는 현상이 일 어나, 증기 쪽에는 끓는점이 낮은 성분이, 액체상에는 끓는점이 높은 성분이 많 아진다. 이와 같은 접촉혼합장치 몇 개를 연속적으로 설치하고 한쪽 끝에서 증기, 다른 쪽 끝에서 액체를 보내면 증기에는 휘발하기 쉬운 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 12. 13. 화학공학실험 | 막분리 용매는 투과할 수 있고 용질은 거의 투과하지 못하는 막을 사이에 두고 농도가 다른 두 혼합용액을 갈라놓으면 농도가 낮은 용액으로부터 농도가 높은 용액으로 용매가 확산된다. 이 현상을 삼투라 한다. 농도가 진한 용액 측에 삼투압보다 더 높은 압력을 가하면 용매가 진한 용액으로부터 묽은 용액 쪽으로 확산하게 되는데 이 현상을 역삼투(reverse osmosis)라 한다. 본 실험에서는 역 삼투막을 이용한 무기물(NaCl 또는CaCl2) 분리 시험을 행하여 용액의 농도, 온도 및 압력이 배재율과 투과속도에 미치는 영향을 알아본다. 실험 방법 1. 전도계 보정 1) 전도도 측정기를 표준용액으로 보정한다. 2) NaCl농도가 10ppm∽10000ppm까지 임의로 몇 개의 표준용액을 만들어 각각 전도도를 측정하고 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 11. 5. 화학공학실험 | 막분리 공정 막 분리법 물속의 콜로이드 유기물 이온 같은 용존 물질을 반투과성 분리 막을 이용하여 여과함으로써 분리제거 하는 방법이다. 막 분리법은 공정이 간단하고 고온처리가 필요하지 않으므로 유기 용질 분리에 효과적이라는 장점을 가지기 때문에 기존의 분리 공정을 대체할 수 있는 큰 잠재력을 가진다. 막 분리 기술 1. 기본적으로 분리,농축 기술이며 순수한 물리적 처리기술 2. 수처리에는 압력차를 구동력으로 하여, 물(용매)이동에 의해 제거하고자 하는 물질(용질 또는 고형물)을 분리하는 막 여과가 주로 이용되고 있음 3. 정밀여과, 한외여과, 나노(nano) 여과, 역 삼투. 4. 수중의 미소물질과 용해물질을 막으로 저지시켜 목표하는 수질을 유지하는 함. 5. 치밀한 세공을 가진 고분자막 제품을 이용하여 압력에 의해.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 11. 4. 유체역학실험 | 관로 마찰 실험 TIP 관로 마찰 실험 장치를 이용하여 관내 유동 특성을 이해하고 관의 마찰계수와 이음의 손실계수, 유량계의 토출계수를 구해보고 레이놀주수와의 관계를 파악하고자 한다. 관내 유동에 대한 이론적 고찰 관내의 유동은 벽에서 점성에 의해 경계층이 발달되어 관의 중심으로 성장하게 된다. 이러한 경계층이 관의 중심까지 성장하게 되면 이 후에는 관로내 유동의 속도 분포가 더 이상 변화하지 않는다고 가정하게 되는데 이를 완전 발달된 유동(Fully developed flow)이라고 한다. 입구에서부터 완전 발달된 유동이 발생하는 위치까지의 거리를 입구길이(Entrance length)라고 한다. 관의 직경이 d인 경우, 층류유동인 경우에서 입구길이는 약 60d 근처이고, 난류유동인 경우는 대략 10d～40d 정도로 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 10. 7. 화학공학실험 | 순수한 액체의 증기압 TIP 1. 온도에 따른 순수한 액체의 증기압을 측정하고 방법을 습득하는 것이 이번실험의 목적이다. 임의의 압력에서 끓는점을 결정함으로서 액체의 증기압을 측정하고 Clausius- Clapeyron방정식을 이용해 평균 몰증발열을 계산해 본다. 2. 온도에 따른 증기압력의 변화를 측정해서 몰증발열을 결정하는 방법을 습득하는 것이다. 즉, 증기압력에 대한 전반적인 이해와 그 증기압력이 온도에 따라 어떻게 변화하는지, 또 그것에 따른 몰 증발열은 어떻게 되는지를 배우기 위한 실험이라 할 수 있다. 증기압 물질이 액체 상태에 있다는 것을 특징 짖는 가장 중요한 특성 중에 하나가 그 물질의 증기압이다. 즉, 닫힌 용기속에 들어있는 액체 상태의 순수한 물질과 평형을 이루고 있는 증기의 압력. 즉, 일정한 온도에서 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 9. 19. 이전 1 2 3 4 5 다음 반응형
