단일구 침강속도

소개글

"단일구 침강속도"에 대한 내용입니다.

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Materials & Methods
4. Results
5. Discussion
6. Conclusion
7. Reference

본문내용

1. Abstract
본 실험은 두 개의 수직관에서 서로 비중이 다른 액체를 넣고 단일구가 일정한 위치에서 수직으로 침강할 때 일어나는 현상을 관찰하고 항력계수와 Reynolds수와의 관계를 알아본다. colum A는 물을 colum B는 40% 글리세린을 채워 3가지 종류의 단일구를 1m 높이에서 침강시켜 낙하속도를 측정한다.
실험실 온도는 20도라 가정하고 물과 글리세린의 밀도와 점도를 찾아 실험결과에 대입한다. CD 는 종결속도 ut를 알아야 계산 가능한데 종결속도는 CD를 알아야 구할 수 있으므로 ut를 평균속도로 이용하여 항력계수를 구하였다. 하지만 이 값으로 오차가 발생하므로 종결속도 ut 값을 사용하지 않고 CD를 구할 수 있는 판별인자 K를 사용하여 이론적 레이놀즈 수를 구하였다.
단일구가 낙하할 때 직선으로 낙하하는 것이 아니라 곡선의 형태로 낙하하는 것을 이상적인 값과는 다를 것이라 예상한다. 또한 측정한 구들이 표면이 완전히 매끄럽지 않은 표면을 가질 수 있어 직경 측정 값에 오차가 있어 실험결과 계산 값에서 어느 정도는 영향을 주었을 것이라 예상한다.
항력계수 는 입자의 레이놀즈수 값에 따라 달라지게 되는데 레이놀즈수가 커질수록 관성력이 우세해지며 흐름은 복잡하고 무작위적인 난류가 되려는 경향이 있어 항력계수는 작아진다. 레이놀즈수가 작아지면 유체의 점성력이 우세해지며 난류들은 점성력에 의해 에너지를 잃으며 항력계수는 커진다.

2. Introduction
1. 실험 목표
두 개의 수직관에서 서로 비중이 다른 액체를 넣고 단일구가 일정한 위치에서 수직으로 침강할 때 일어나는 현상을 관찰하고 항력계수와 Reynolds수와의 관계를 알아본다.
2. 실험 원리
정지 유체(기체 또는 액체)속에 놓여 있는 구형입자에 작용하는 힘은 중력, 부력 그리고 저항력이다. 부력과 저항력은 중력과 반대방향으로 작용하는 힘이므로 부호가 반대이고, 이들 세 가지 힘의 합이 구형입자에 작용하는 힘 (=)이 된다. 즉, 구에 대한 수직 방향으로의 힘의 수지식은 다음과 같이 표시된다.

참고 자료

물,글리세린 점성계수, 점도 측정, 한양대학교 기계공학과, 2009
Viscosity of water taken from “Properties of Ordinary Water-Substance.” N.E. Dorsey, p. 184. New York ,1940 http://phcalculator.blogspot.com/2014/09/effect-of-temperature-on-viscosity-of.html
화공생물공학과 교수진, “화공생물공학기초실험”, 동국대학교 화공생물공학과, 2020, pp.27-31
단위조작7판, McCabe, 2017