단일구의 침강속도 예비레포트

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 기기 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
침강 현상과 유체 내 침강하는 구에 작용하는 힘에 대해 이해하고 중력 하에서 정지 유체 내에 있는 입자가 침강할 때 일어나는 현상에 대해서 이해할 수 있다. 종말 속도, Stokes’ law에 대해 이해하고 이를 이용해 항력계수(Drag Coefficient)와 레이놀즈 수(Reynolds Number)의 관계를 식으로 유도해볼 수 있다.

2. 바탕 이론
(1) 침강(Sedimentation)
침강은 유체 내에 있는 밀도가 큰 입자가 중력이나 원심력의 영향을 받아 그 힘의 작용 방향으로 가라앉는 현상을 말한다. 침강은 자유침강과 간섭침강 두 가지로 나뉘게 된다.

① 자유침강(Free settling)
자유침강은 유체 내의 입자가 유체가 담겨있는 용기의 벽이나 인접 인자와 충분히 먼 거리에 있어 입자의 낙하 운동이 중력 작용 이외의 외부 영향을 받지 않는 침강 현상을 말한다. 또한, 자유침강은 용기 벽과 인접 인자의 흐름 형태로부터 영향을 받지 않기 때문에 다른 입자와 충돌하지 않는다. 그래서 이 침강은 이상적인 침강이라고 할 수 있다. 자유침강의 경우, 유체 내 입자의 농도가 1% 미만일 때에 일어난다.

② 간섭침강(Hindered settling)
간섭침강은 유체 내의 입자가 유체가 담겨있는 용기의 벽에 충돌하거나 인접 인자의 영향으로 인해 방해를 받는 침강 현상을 말하며, 입자가 용기 벽에 충돌하지 않아도 인접 인자의 영향으로 인해 나타날 수 있다. 간섭침강은 자유침강과는 반대로 유체 내 입자가 용기의 벽과 인접 인자와 가까워 발생한다. 그렇기 때문에 유체 내 입자의 농도가 높은 경우 발생하며, 그 농도는 1% 이상이다.
간섭침강의 경우, 다른 영향을 받기 때문에 자유침강보다 침강속도가 느리다. 입자에 응집이 생기거나, 입자의 밀도가 커질수록 침강속도는 더 느려지게 된다.

참고자료

· 윌키스의 화학공학 유체역학 3rd edition 121p~132p, 187p~193p
· 2024 단위 조작 이론 및 실험1 실험노트 2p~3p, 8p~11p
· MSDS
· 손무락 · 장병식, ‘조리입자 침강속도에 대한 실험적 관찰 및 비교분석’ , 2015
· 네이버 지식백과 물리학백과 ‘비중병’