반응형 화학공학실험 | 액체 확산 본 실험은 액체 확산 실험인데, 확산은 혼합물 중에 상대적으로 휘발성이 큰 물질이 이동하는 것이 확산이라 합니다. 확산은 물질 전달의 하나로서 상 사이의 경계면에서 물질이 서로 이동하는 것을 말하는 것으로 이 현상이 일어나는 주요 원인은 확산 되는 물질의 농도차이이며, 이것은 거리에 따라 농도가 달라지기 때문입니다. 이러한 확산의 일방적인 원인은 농도 기울기에 있지만, 이밖에도 여러 가지 확산현상이 일어나는 이유가 있다. 압력 차에 의한 압력 기울기, 온도차에 의한 온도 기울기 또는 원심력과 같은 외부의 힘에 의해서 확산되기도 하는데, 이러한 확산을 압력확산, 열확산 및 강제 확산이라고 한다. 액․액확산 실험에 있어서는 농도 기울기에 따른 변화를 전도도로 측정하도록 설계하였습니다. 설계계산에 있어서 흡수.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 9. 12. 화학공학실험 | 오리피스 미터를 통한 유량측정 TIP 유체의 흐름이 갑자기 축소되는 관 Orifice 에 유체가 흐를 때 유속의 변화에 따른 유체의 특성과 유량측정 방법을 이해하고, 이를 직접 측정해 봄으로써 그의 조작기능과 역학관계를 익힌다. 차압식 유량계의 측정원리 및 특징 1. 측정원리 : 비압축성 유체가 관내를 난류하지 않고 마찰도 없고 외부와도 에너지의 교환이 없는 것으로 하고 중력만이 외력으로서 일한다고 하면 관내의 임의점에서 베르누이 정리가 성립한다. 2. 특 징 : 차압방식은 구조가 간단하며 가동부가 거의 없으므로 견고하고 내구성이 크며 고온, 고압, 과부하에 견디고 압력손실도 적다. 구조가 간단하므로 상사법칙의 적용이 되고 임의의 유체에서 교정한 값을 Reynolds number의 보정에 의해 타의 유체에도 사용할 수 있다. 사용법이.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 8. 5. 화학공정실험 | Diazo-aminobenzene의 합성 TIP Aniline에 NaNO2와 H2SO4를 작용시켜 Diazonium화합물을 만들고, 이 Diazonium화합물을 Aniline과 coupling반응을 시키면 Diazo-aminobenzene이 생성됨을 안다. 위치선택성 방향족 친전자성 치환반응의 치환규칙에 따라 페놀의 –OH기 및 아민의 –NH₂기에 대하여 ortho, para 위치에서 치환이 일어난다. (para위치가 우선적이다) 실험 방법 1. 실험 과정 1) 600㎖ 비이커에 물 350㎖ 넣고 진한황산 2㎖를 가한다. 2) 아닐린 12㎖를 가한다. (온도는 30℃로 유지한다.) 3) NaNO2 4.05g + 물 5㎖에 위의 용액을 30초에 1㎖씩 가한다. 이때 간간히 교반시켜준다. 4) 30℃에서 15분간 가온한 다음 용액을 냉각시킨다. 5.. Engineering/화학생물공정 2022. 6. 13. 화학공학실험 | 압력 제어 TIP 자동 공정 제어의 근본 원리 및 피드백 제어 루프를 철저히 이해하고, 이를 바탕으로 비례(P), 비례미분(PD), 비례적분(PI), 비례미분적분(PID) 동작 특성실험 및 정동작, 역동작 실험을 통하여 장치의 사용법을 습득하는 입력 값에 따른 출력 값의 변화를 비교해 본다. 제어 밸브 제어계를 사용할 때, 제어 출력의 변화 방향을 나타내는 ‘정동작’, 또는 ‘역동작’을 설정 할 필요가 있다. 제어 루프를 구성할 때, 조절 계와 조절 밸브의 동작 방향의 편성이 적절하지 않으면 negative feedback이 걸리지 않고 positive feedback이 되어 버린다. 1) 정동작 = 편차(측정치-설정치)가 증가하면 제어 출력이 증가한다. 2) 역동작 = 편차(측정치-설정치)가 증가하면 제어 출력이.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 6. 5. 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 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 5. 31. 고분자공학실험 | 박막 태양전지 TIP 1. CZTSSe 흡수층 구조를 통해서 박막 태양 전지를 이해하고 특성을 평가한다. 2. 실험 1 : S/Se 파우더 비율을 조절하여 흡수층의 band gap을 조절한다. 3. 실험 2 : 솔라 시뮬레이터를 이용하여 태양 전지의 특성을 평가한다. CIGS는 효율이 23%로 굉장히 높지만 In과 Ga의 희소성과 유독성 때문에 Zn와 Sn으로 대체한 CZTSSe 연구의 필요성이 높아지고 있다. CZTSSe는 CIGS에 비해 독성이 없고 자원이 풍부하여 경제적이지만 아직 최고 효율이 13% 정도로 CIGS에 비교하면 매우 낮다. CZT는 Cu, Zn, Sn으로 metal sputter(DC)를 이용해 올린다. 그 후, 열처리 과정에서 S와 Se 파우더를 넣어주는데 이 비율에 따라 특성이 달라진다. S를.. Engineering/고분자공학 2022. 5. 21. 화학공학실험 | 나노 자성유체의 제조 TIP 자성유체의 합성을 통해 자성유체의 특성에 대해 알아본다. 자성유체 자성 유체 (Ferrofluid)는 자기장이 존재할 때 강하게 자 화되는 액체이다. Ferrofluid의 역사로는, 1963년에 나사 의 스티브 파펠에 의해 고안된 액체 로켓 연료로서 자기장을 적용하여 무중력 환경의 펌프 입구로 연료를 끌어당길 수 있게 만들어졌다. Ferrofluid는 반자성의 강자로 이루어진 콜로이드 액체이며, 대개 유기 용매 또는 물로 만들어진다. 각각의 작은 입자(나노 입자)는 계면 활성제로 완전히 코팅되어 있으며 입자들이 강력한 자기장에 노출될 때 콜로이드 혼합물에서 분리될 수도 있다. 나노 입자의 자기력은 계면 활성제의 반 데르 발스 힘(분산력)이 자성을 방해하기에는 약하다. 일반적으로 철은 외부적으로 인.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 4. 16. 화학공학실험 | 역삼투막을 이용한 막분리 TIP 에너지 소비가 적은 역삼투막을 이용해 무기물(NaCl, CaCl2)을 분리하는 실험을 통해 농도, 온도, 압력에 따른 분리 공정을 이해하고 장치의 조작 방법을 습득한다. 분리막이란 특정성분을 선택적으로 통과시킴으로써 혼합물을 분리시킨 수 있는 액체 혹은 고체막으로 막의 물리 화학적 성질에 의해 물질과 에너지의 교환속도가 결정된다. 분리막의 체계적이 연구의 시작은 1748년 Nollet이 동울세포막의 삼투압현상에 관한 보고였다. 1886년 Vant Hoff는 다공성 도자기 표면에 카페케로시아나이드(copper ferrocyanide)를 침전시켜 제조한 삼투막을 이용하여 삼투압이론을 발표하였다. 1908년 Calendar는 용약에 녹아있는 용질이 휘발성이 없으면 삼투압에 의한 물질전달은 일종의 증류현.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2021. 10. 13. 단위조작실험 | 단증류 TIP 2성분계인 혼합액체를 단증류시험으로 조작방법을 익히고, 물질수지의 이론과 개념을 통하여 Rayleigh식과 Raoult 식을 이해한다. 증류 증류는 끓는점의 차이를 이용하여 액체 상태의 혼합물을 분리하는 방법이다. 두 혼합물의 화학 반응 없이 물리적인 분리가 이루어지는 경우를 말하며 액체를 기화시켜 얻고자 하는 물질의 기체를 응축시켜 보다 순수한 액체로 얻는 과정이다. 비점 : 끓는점이라고도 하며 액체를 어떠한 압력으로 가열시켰을 때 도달하는 최고온도로, 대기압에서 물의 비점은 100 ℃이다. 액체 내부에서 증발하는 현상은 비등이라고 한다.(=비등점) 단증류 비등점이 다른 두 가지 성분에 열을 가해 비등점이 낮은 물질의 증기를 발생시키고 냉각기로 응축하여 유출액을 얻는 증류방법이다. 환류가 없으며.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2021. 6. 5. 화학공학실험 | 아닐린의 합성 TIP 1. 환원에 의한 amino화는 환원적 방법에 의한 amine들의 합성을 포함하고 있다. 환원은 촉매 존재 하에서 수소를 사용하는 접촉 환원법 외에 환원제를 사용하는 환원, 특히 방향족 amin화합물은 nitro화합물을 환원제에 의하여 환원시키는 방법이 잘 사용된다. 2. 화학적 환원을 통해 니트로벤젠으로부터 아닐린을 제조하고, 실험을 통하여 아미노화를 이해하고 수율을 구해서 이론 생성량과 비교해본다. 니트로벤젠을 강력한 환원제(Sn+진한HCl, Fe+진한HCl)로 환원시키면 최종 환원생성물인 아닐린이 생성되나 정당한 환원제를 사용하고 환원 조건을 잘 조절하면 여러가지 환원 중간생성물, 즉 니트로소벤젠, 페닐히드록실아민, 아족시벤젠, 아조벤젠, 히드라조벤젠 등이 생성될 수 있다. 여러 가지 환원제.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2021. 4. 9. 화학공학실험 | CSTR을 이용한 Ethyl acetate와 NaOH의 비누화 반응에서의 반응 속도 측정 TIP CSTR에서 NaOH와 Ethyl acetate를 같은 농도로 비누화 반응을 시킨 후, 산-염기 적정을 이용하여 생성물에서의 NaOH 농도를 측정하고 일정한 값의 NaOH 농도를 사용하여 –rA를 구한다. 그리고 나서 NaOH와 Ethyl acetate의 농도를 달리 하였을 때의 -rA값을 구하고 –rA = kCan 식을 이용해 반응 속도 상수(k)와 반응차수(n)를 구한다. 반응속도식 측정 일반적으로 적분법을 먼저 시도하고 원하는 결과를 얻지 못한 경우에 미분법을 사용하는 것이 효율적이다. 적분법에서는 반응속도식의 특별한 형태를 추정하여 적절한 적분과 수학적 조작을 한 후 어떤 농도함수와 시간사이의 플롯(plot)이 직선으로 나타나는가를 연구한다. 미분법에서는 반응속도식이 데이터에 잘 부합되는가.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2021. 1. 14. 화학공학실험 | 강제대류에 의한 열전달 원관에 일정한 Heat flux를 가하면서 난류를 불어 넣을 경우 일반적으로 강제대류에 의해서 전열이 이루어 진다. 이때 유체의 평균 온도인 bulk temperature는 입구의 길이에 대해서 선형적인 값을 갖는 데 그 원인과 이론적인 식에 대해서는 부록에 자세히 설명했다. 이렇게 얻어진 유체의 평균온도와 관 내벽의 온도를 측정함으로서 관 내벽의 전열계수를 구할 수 있다. 실험을 통해서 이들을 구하며 유량에 따른, 관 입구로부터의 거리에 따른 전열계수의 변화를 해석할 수 있다. 원관벽에 일정한 heat flux를 주면서 관내에 난류상태의 공기를 불어넣어 전열계수를 구하고 Nu와 Re, Pr의 관계를 알아본다. 강제대류에 사용되는 무차원 상수(Re) 유체의 흐름에서는 점성에 의한 힘이 층류가 되게끔 작용.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2020. 11. 25. 화학공학실험 | 냉동 사이클 TIP 1. Carnot 사이클에 대하여 이해하고 실제 실험을 통해 수치적으로 확인해본다. 2. Normal 사이클과 Reverse 사이클에 대하여 몰리에르 선도를 그려보고 두 선도를 비교, 분석해본다. 또한 성능계수를 구해보고, 사이클에 미치는 영향에 대하여 알아본다. 3. 자기유지회로 동작원리 이해, 회로를 구성, 표준 냉동기를 운전 4. 결과 값을 계산하고, P-H 선도 상에 직접 작도 표준냉동사이클 개략도 1. 압축기 1) 증발이 쉽게 이루어지도록 증발된 저온· 저압의 냉매증기를 흡입하는 펌프의 역할 2) 흡수된 저온·저압의 증기를 쉽게 응축될 수 있도록 고온·고압의 증기로 압축하는 역할 3) 압축의 힘으로 냉매를 냉동기 내에 순환시키는 역할 2. 응축기 1) 압축기에서 고온 ·고압이 된 냉매가스.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2020. 10. 14. 화학공학실험 | 액체 확산계수 측정 TIP 1. 용질과 용매가 조합시킨 경우 액상 내 확산계수는 온도에 따라 변화하고 기상내 확산계수와는 달리 용질의 농도에 의해 변화한다. 2. 따라서 액체 확산계수를 이용하여 액체와 액체간의 확산을 관찰하고 이에 대한 액체 확산계수를 측정하고 계산해 본다. 몰수에 따른 NaCl의 전도도(conductivity)를 이용하여 액체의 확산속도 계수를 구한다. 물리, 화학 공정은 공정과 관련된 물질의 성질에 의존한다. 공정 공학은 벌크 상태의 물질의 변형 및 분포와 연관된다. 따라서 물질을 변화시키기 위해서 공장을 설계하고 가동하기 위해서는 물질들의 물리적, 화학적 성질들을 고려해야 한다. 가장 편리한 매체는 유체이므로 대부분의 공장은 기체나 액체 상태의 물질들로 가동된다. 이 같은 상황에서 고려해야 될 유체의.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2020. 10. 7. 화학공학실험 | 강제 대류 강제적인 대류를 일으켜 대류대상물의 온도변화를 살펴봄으로서 강제대류현상을 이해하기 위한 실험이 였다. 강제대류 경우 열전달이 잘되는 것을 알 수 있었다. 하지만 선풍기와 실험에 임하는 도구가 일정한 거리에서 실험 되어져야 하는데 실험시 거리까지는 미처 생각하지 못한 실수가 있었다는 것에 대한 아쉬움도 남지만 생각보다 오차가 적은 실험이었다. 대류(heat convection) 가열된 공기나 유체가 움직이면서 열이 전달되는 현상. 열의 세 가지 전달과정 중 하나(다른 두 가지는 전도․복사)로, 열 때문에 유체(流體)가 상하로 뒤바뀌며 움직이는 현상. 이로 인해서 유체는 전체가 고루 가열된다. 유체가 부분적으로 가열되어 온도가 높아지면(물의 4℃ 이하와 같은 경우는 제외), 그 부분이 팽창하여 밀도가 작아지.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2020. 9. 29. 화학공학실험 | 수분의 건조 TIP Fan dryer에서의 수분의 건조 상태를 정량적으로 결정하기 위해 일정한 온도 아래 일정한 유속의 공기를, 수분을 함유하고 있는 고체에 통과시킬 때 함유 양과, 건조시간을 이론적인 값들과 비교하는 것이다. 습윤 상태에 있는 재료를 처리하여 수분을 제거하는 조작을 건조(drying)라고 한다. 건조현상은 열과 물질이 동시에 이동하는 형태로 이루어지며 재료를 건조하는 방법은 건조원리에 따라 자연건조, 열풍건조, 냉풍건조, 진공건조, 진공동결건조로 분류된다. 일반적으로 건조에 있어서 데이터는 시간에 따르는 수분함량의 변화를 측정하여서 얻어진다. 이 데이터를 그려서 경사도를 구하고 이를 토대로 하여 얻어진 단위면적에서의 수분증발량을 건조 물질의 수분 함량에 대하여 곡선을 그릴 수 있으며 이 곡선은 크게.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2020. 9. 26. 화학공학실험 | 당도에 따른 삼투압 측정 TIP 1. 설탕 용액을 이용한 실험을 통하여 삼투압의 원리를 이해한다. 2. 삼투와 확산의 차이를 이해한다. 3. Van's Hoff's law 를 이해하여 삼투압을 계산한다. 4. 용액들의 당도를 측정하고, 각각 농도의 용액의 삼투현상에 의한 높이변화를 관찰하며, 삼투압을 계산해 본다. 삼투압계 삼투압 측정장치의 일종. 생물의 세포액이나 체액 삼투압은 일반용액 삼투압과 마찬가지로 빙점강하도나 끓는점상승도에 의해 측정될 수 있지만 비교적 다량의 시료가 필요하다. 따라서 각 대상에 따라 여러 측정방법이 고안되고 있다. 식물세포를 삼투압을 알고 있는 여러용액에 담가 원형질분리가 일어나기 시작할 때 외액 삼투압을 세포액 삼투압으로 간주하는 방법이 있다. 미량의 체액(혈액)등의 삼투압을 측정하기 위해서는 바르.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2020. 9. 22. 화학공학실험 | 유체의 물성치 측정 - 물과 글리세린의 점도 및 비중 측정 모든 유체는 종류에 따라 다른 값의 물성치(밀도, 점도…)를 가지고 있다. 그리고 유체 유동에 대해 파악하기 위해선 액체의 물성치인 밀도(비중)와 점도에 대해 알고 있어야 한다. 이번 실험은 유동을 측정하는 실험에서 가장 중요한 유체의 물성치(밀도, 점도)를 측정하는 실험으로 눈금 액체 비중계를 이용하여 액체의 비중을 측정하여 밀도를 알아내고 세관식 점도계의 원리와 동일하게 제작 된 장치를 이용하여 액체의 점도를 측정함으로써 유체의 물성치를 구하는 방법에 대한 이해도를 높이고 다른 값의 물성치가 유체유동에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는 것과 물과 글리세린의 유동상태를 발생시켜 가시화 하여 유량과 유속 점도를 측정하여 레이놀즈수와 유동형태의 관계를 고찰하는 것이 그 목적이다. 레이놀즈 수 레이놀즈 수의 .. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2020. 9. 18. 이전 1 2 3 4 5 다음 반응형
