1. 실험 목표
2. 이 론
3. 실험 기구
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 고 찰
7. 참고 자료
본문내용
1. 실험 목표
1) 중력하에서 구체가 유체중에서 침강할 때에 일어나는 현상을 이해한다.
2) 항력계수(Drag Coefficient)와 Reynolds Number와의 관계를 알아본다.
2. 이 론
1) 항력 (Drag, Drag Force, FD)
: 물체가 유체 내에서 운동할 때 받는 저항력과 두 물체가 접촉하면서 움직일 때 접촉면에 작용하는 힘. 즉, 물체의 움직임에 반발하려는 힘이다.
2) 레이놀즈 수 (Reynold's Number, )
3) 항력계수 (Drag Coefficient)
: 물체의 유체역학적 특성을 나타내는 계수. 수치 값이 적을수록 공기역학적 저항이 작아 효율적이다.
기호
의미
항력(Drag)
투영 면적 (Projection Area)
항력계수는 Reynolds Number와 입자 형태의 함수이므로 주어진 형태가 구(球)일 경우, 다음과 같은 경우에 따라 항력계수가 변화한다.
① Reynolds Number가 낮을 때 항력계수는 Stokes' Law에 비교적 잘 일치한다.
( )
② Reynolds Number가 1000이상일 때, 실험적으로가 된다.
4) 중력장에서의 유체를 통과하는 한 입자의 운동
① 일 때, (Stokes' Law Range)
② 일 때,
4. 실험 방법
1) 실험 장치의 양쪽 관에 각각 물과 글리세롤을 채운다.
2) 실험 장치의 각 관에 구간을 나눈다.
(구의 침강속도가 어느 정도 일정해 질 정도의 높이에 구간을 나눈다)
3) 실험에 쓸 다양한 구를 씻은 뒤 크기와 무게에 따라 분류한다.
4) 각각의 관에 구를 떨어뜨리면서 구간 별로 침강속도를 반복하여 측정한다.
5) 사용한 구를 다시 건진 후에 실험을 반복한다.
6) 이상과 같은 실험을 구의 종류를 바꾸어 실험한다.
참고문헌
• Unit Operations of Chemical Enginnering(단위조작) 7ed/Warren L.McCabe,
Julian C.Smith, Peter Harriott / 역자 : 이화영, 전해수, 조영일 / McGraw-Hill Korea
• 화공현상실험 / 단국대학교 공과대학 화학공학과
• 화공이동조작 / 이동일 외 3명 / 청문각
• http://www.cheric.org / 화학공학연구정보센터 / 2010.04.05
속도 측정기에 낙하거리를 선정한다. ③ 각 구체의 밀도를 측정한다.④ 구를 떨어뜨리고 구의 침강속도가 어느정도 일정해 졌다고 생각되는 순 간에 침강속도를 측정한다. ⑤ 침강속도는 관의 하부에 미리 정해놓은 구간을 구가 떨어지는데 소요되는 시간을 반복 측정하여 계산한다. ⑥ 구체의 지정거리에서 낙하시간을 측정한다. (총 5회 반복)⑦ 위의 방법으로 구체를 달리하여 반복한다.6. 실험 결과 측정값부피(㎥)밀도(kg/㎥)직경(m)질량(kg
실험적 측정(experimental measurement of mass-transfer coefficient)>실제 장치내에서는 물질전달의 복잡성 때문에 물질전달에 대한 기본식들은 거의 이용할 수 없고, 차원해석(次元解析)과 반(半)이론적 유추에 의해 만들어진 경험적 방법들로 실제 활용할 수 있는 식들을 만든다. 다응과 같은 몇가지 단계로 문제에 접근할 수 있다.① - 물질전달계수 k는 상간(相間)의 접촉면적을 알고 경계층 분리가 생기지 않는 실험장치에서 연구된다. 젖은 벽탑(wetted-wall tower)은
속도 ae는ae~ =~ rw^2(1-7) du over dt~ =~rw^2 rho p - rho over rho p ~-~CD u^2 rho Ap over 2m(1-8)여기서 r = 입자의 진행경로의 반지름w = 회전각속도rad/s식 (1-8)을 풀어서 입자의 속도나 입자가 움직이는 거리 또는 필요한 시간을 계산하려면 u를 dr/dt, 즉 du/dt를 d2r/dt2으로 표시하여 얻는 간단한 미분방정식을 풀어야 한다.2. 유체내에서의 입자의 침강1) 종말속도(terminal velocity) (1) 중력장의 경우중력가속도 g는 일정하고, 항력은 속도비례한다. 입자가 중력장
속도 성분을 평균 낸 값은 과 같다. 29 개의 속도성분의 평균x 방향 속도 : 0.123654643 m/sy 방향 속도 : 0.003624 m/s크기 : 0.1237 m/s ( 1.6787 )3.5 Reynolds NumberRe`=` rho water `V INF `D over mu = 998.048 ×0.1237×0.005 over 0.001013 = 609.43694. Time-averaging된 velocity field의 데이터를 이용해 vorticity field를 구하여 contour 형식으로 plot하고, 이 결과를 순간 속도장의 vorticity field와 비교 토의 하라2-D에서 vorticity field를 구하는 공식은 아래와 같다.실험에서
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