아주대 화학공학실험3 기말고사(20년 1학기)

목차

1. 종말속도
2. 열전도도
3. 유체마찰손실
4. 유출
5. 단증류
6. 와류
7. 열펌프

본문내용

1. 종말속도
LA생활건강 회사에서 근무중인 장그래 대리는 치석형성을 억제하는 미세구형 알갱이가 포함된 치약을 개발하려고 한다. 치약을 개발하기 위해 플랜트의 시설을 개설하는 과정에서 치약 유체로 가득 찬 수직 파이프 내부의 미세구형 알갱이 항력계수를 계산해야 하는 중요한 임무가 떨어졌다. 미세구형 알갱이와 파이프 내부의 치약 유체의 정보는 표 1과 같다.
파이프의 치약 유체 내부에서 침강하는 미세구형 알갱이의 침강 형태를 판별하기 위해 판별기준 K를 사용하여 침강의 형태를 판단하려고 했다. 판별기준 K는 식 (1)과 같다.
팀장님은 판별기준 K를 이용하면 Stoke 법칙, Newton 법칙으로 미세구형 알갱이의 종말속도를 계산할 수 있다고 했다. 유체역학 자료를 찾아보던 중 Stoke 법칙으로 계산하는 종말속도와 Newton 법칙으로 계산하는 종말속도는 각각 식 (2)와 식 (3)과 같다.
미세구형 알갱이의 종말속도를 이용하여 항력계수를 구하기 위해 여러 자료를 살펴보던 중 국내 논문 한 건을 찾았다. 논문의 제목은 ‘침강하는 물체의 종말속도 측정을 통한 항력계수 평가’라는 논문이다. 논문에서 제시된 구형 입자의 항력계수를 구하는 방법은 표 2와 같았다.

장그래 : 그럼 수직 파이프 내부의 치약 유체에서 떨어지는 미세구형 알갱이의 항력계수는 얼마일까? [20점]

2-1. 열전도도
다음 그림을 보고 시료1~시료4의 열전도도가 큰 순서대로 나열하시오. [10점]

2-2. 열전도도
다음 그림과 같이 두 개의 서로 다른 물질(구리-알루미늄)로 이루어진 원통이 붙어있다. 원통의 온도 분포는 아래와 같을 때 접촉 저항(Rc)는 얼마인가? [10점]
(구리의 k: 400W/m∙K , 알루미늄의 k: 237W/m∙K)

3. 유체마찰손실
100mm 관에 오리피스 미터를 설치하여 물의 유량을 측정한다. 예상되는 최대 유량은 15℃에서 40m3/h이다. 압력차를 측정하는 마노미터의 유체는 물이며, 수온은 15℃로 일정하다고 본다.

참고 자료

없음