[화학공학실험] Viscosity 실험(4)

목차

Ⅰ. Purpose

Ⅱ. Data & Result
1. Experiment1
2. Experiment2

Ⅲ. Discussion
1. Torque식 유도
2. Cone과 plate사이 각도 β의 크기에 따라 점도 측정에 미치는 영향
3. Experiment1
1) Ethylene glycol 의 shear rate vs. viscosity/ shear stress plot
2) Xanthan gum의 shear rate vs. viscosity/ shear stress plot
3) viscometer의 점도 측정 원리
4) 실험1의 오차요인
4. Experiment2
1) 의 의미와 관계
2) 에 값에 대한 고찰
3) 고분자에 branch가 늘어났을 때 일어날 점도 변화
4) 점도에 영향을 미치는 고분자-용매 간 상호작용
5) 기계의 유효숫자에 대한 Sensitivity 분석
6) 실험2의 오차요인

Ⅳ. Reference

본문내용

Ⅰ. Purpose
1) Cone & plate 점도계의 사용법과 원리를 이해하고 유체의 특성을 관찰해 본다.

2) 묽은 고분자 용액의 고유점도를 측정하여 고분자의 분자량과 고유점도의 관계를 이해한다.

Ⅱ. Data & Result

1. Experiment1
다양한 RPM 조건 하에서 Newtonian fluid(Ethylene glycol)와 Non-Newtonian fluid(Xanthan gum)의 점도 및 유체의 특성 분석

1) 기계상 측정 Data
- Ethylene glycol RPM에 따른 표

<중 략>

2. Cone과 plate 사이 각도의 크기에 따라 점도 측정에 미치는 영향

Cone과 Plate 사이의 각도가 작을수록(위 그림에서 β값이 클수록) 점도 측정의 좋은 결과값을 얻을 수 있을 것이라 생각한다. 회전 중심으로부터의 거리에 따른 shear stress 증가를 상쇄시킬 수 있게 설계된 Cone & Plate 점도계에서 non-newtonian fluid에 대해 stress tensor의 0이 아닌 성분이 하나만 존재하기 위해서는 운동방정식에서 viscous force에 대한 inertial force는 무시되어야 하기 때문이다. Cone과 Plate 사이의 각도가 작을수록 그 크기가 작아지므로 각도가 커지게 된다면, non-newtonian fluid의 정확한 점도측정이 쉽지 않을 것이라 생각된다.
또한 Cone과 Plate 사이의 각도가 커지게 되면 점도계와 유체 사이의 접하는 표면적이 감소되어 유체의 표면장력이 줄어드는 결과를 초래한다. 그 정도가 너무 커지게 되면 유체가 원심력을 이기지 못하고 이탈할 가능성이 있다. 이 역시 각도가 작을수록 점도 측정이 용이하다는 이유로 생각된다.

3. 실험1의 결과 고찰

1) Ethylene glycol 의 shear rate vs. viscosity/ shear stress plot
-Ethylene glycol (Shear rate() vs. viscosity(η) )

Ethylene glycol의 shear rate vs. viscosity Data plotting

참고 자료

Journal of Colloid Science Volume 16, Issue 4, August 1961, Pages 431-437
고분자과학/ 자유아카데미/ 3판/ Robert J. Young
Viscometry for liquids : calibration of viscometers, S. V. Gupta, pages 85-86
Viscosity of polymer solutions. A.D. Jenkins. ELSEVIER, pages 153-156, 239