침강분석에 의한 입자크기 측정실험 예비레포트

목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
(1) 침강
(2) 침강분석 (Sedimentation analysis)
(3) 유체 내 입자에 작용하는 힘
(4) 유체 내 입자의 일차원 운동
(5) 레이놀즈 수 (Reynold’s number)
(6) 스토크의 법칙 (Stokes’s law)
(7) 항력계수 (Drag coefficiant)
(8) 종말속도
(9) 적산분포

3. 기구 및 시약
(1) 실험 기구
(2) 실험 시약

4. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적

- 침강과 이를 통한 입도 분석의 원리를 이해한다.
- 유체 내의 입자에 작용하는 힘에 대해 이해하고 입자의 크기와 질량 사이의 관계를 파악한다.
- Reynold’s number와 Stoke’s law의 개념을 이해한다.
- Andreasen 피펫을 이용하여 분체의 입자 크기와 분포를 측정한다.

2. 바탕 이론

(1) 침강

침강이란 액체나 기체 등의 유체 내에 있는 밀도가 큰 입자가 중력 또는 원심력에 의해 힘의 작용 방향으로 이동하는 현상을 말한다. 침강 현상은 크게 두 종류로 자유침강과 간섭침강이 있다.

① 자유침강 (free settling)
자유침강이란 이상적인 침강 현상으로 유체 내의 입자가 유체가 담겨있는 용기의 벽면이나 인접한 입자로부터 충분히 먼 거리에 있어 입자의 낙하 운동이 이들로부터 영향을 받지 않는 상태를 말한다. 주로 무한히 넓은 유체 내에서 중력 외의 외력의 영향 없이 단일 입자가 침강하는 경우로 농도가 10g/L 미만인 유체 내에서 잘 발생한다.

② 간섭침강 (hindered settling)
침강하는 입자의 운동이 인근의 입자의 흐름형태로부터 영향을 받아 방해받는 상태를 말한다. 유체의 부피가 작아 침강 중에 벽에 충돌하는 경우 역시 간섭침강에 해당된다. 주로 단일 입자가 아닌 응집성을 가진 입자가 집단으로 침강하는 경우로 응집력이 커질수록 침강속도가 더욱 감소하게 된다. 자유침강과는 반대로 농도가 10g/L 이상인 유체 내에서 잘 발생한다.

③ 침강속도
- 유체의 밀도와 점성이 커질수록 침강속도가 느려진다
- 유체가 물인 경우, 높은 수온에서 침강속도가 빨라진다.
- 침강하는 입자의 밀도가 클수록 침강속도가 빨라진다.
- 침강하는 입자의 크기가 클수록 침강속도가 빨라진다.
- 침강하는 입자가 원형에 가깝고 표면이 매끄러울수록 침강속도가 빨라진다.

참고 자료

2020 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
안전보건공단 화학물질정보 MSDS, “”
강석호, “분체공학”, 회중당, 37-40p (1995)
송승화 외 6인, “침강하는 물체의 종말속도 측정을 통한 항력계수 평가”, Journal of the Institute of Industrial Technology, 제14호, 43-49p (2016)
임굉⋅임재석, “화학공학의 단위조작”, 내하출판사, 132-135p (2009)
박창호 외 4인, “단위조작 입문”, 지인당, 395-402p (2001)