[실험레포트] 레이놀즈수 및 점도(Reynols number & Viscosity) 실험 예비레포트

소개글

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목차

1. 실험목적

2. 이론
(1) 관내유동(pipe flow)
(2) 점도
(3) Newtonian/Non-Newtonian fluid
(4) Cone&Plate 점도계
(5) 묽은 고분자 용액의 점도 측정법

3. 사용 시약 및 장치
(1) Reynolds number
(2) Viscosity

4. 실험방법
(1) Reynolds number
(2) Viscosity

본문내용

1. 실험목적
유체가 전단응력을 받아 흐를 때, 점도에 의해 접촉면 쪽과 다른 층의 유체와의 속도차가 발생한다. 이에 따라 층 류, 난류가 생성되는데, 레이놀즈수를 통해 유체의 성질에 대해 알아보고자 한다. 관련하여 묽은 고분자 용액의 점 도를 cone&plate 점도계를 통해 측정해보고, 고유점도와 분자량의 관계에 대해 이해하고자 한다.

<중 략>

① Newtonian fluid
전단 응력과 전단 속도가 선형적 관계를 갖는 유체를 말한다. 선형관계에서 기울기인 점도는 전단 속도와 관계없이 항상 상수 값을 가진다. 예로는 기체, 물, 액체 탄화수소 등 상대적으로 낮은 분자량을 갖는 유체가 있다.

② Non-Newtonian fluid
(a) Pseudoplastic fluid
전단 속도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 유체를 말한다. 예로 폴리스티렌 및 나일론과 같은 대부분의 폴리머 용액 및 폴리머 용융물 등이 있는데, 전단 현상이 얽혀있는 긴 사슬 분자가 곧게 펴지고 흐름에 맞게 정렬되도록 만들기 때문에 유효 점도를 감소시키는 경향이 있기 때문이다.

(b) Dilatant fluid
전단 속도가 증가함에 따라 점도가 증가하는 유체를 말한다. Pseudoplastic fluid보다 덜 일반적이지만 물 속의 모래 또는 옥수수 전분과 같은 일부 미립자 현탁액이 이에 속한다.

(c) Bingham plastics
유체가 흐르기 위해 거의 움직이지 않다가 적당한 응력이 가해져야 흐름을 갖는 유체를 말한다. 흐름을 갖고 난 후 점도는 전단 속도에 따라 일정 할 수도 있고 증가하거나 감소 할 수도 있다. 예로는 케첩, 마요네즈, 치약, 피 등이 있다.

(4) Cone&Plate 점도계
점도계는 점성 및 탄성 유체의 성질에 대해 알아볼 수 있는데, 대표적으로 회전 점도계가 있다. 회전 점도계는 구성요소 중 일부가 일정한 각속도로 회전하거나 알려진 주파수로 진동하고 다른 구성 요소는 고정되어 있다.

참고 자료

James O. Wilkes, “Fluid Mechanics for Chemical Engineers (2nd)”, Prentice Hall
Ron Darby, “Chemical Engineering Fluid Mechanics (3rd)”, CRC Press
Faith A. Morrison, “An introduction to fluid mechanics”, Cambridge university press
https://www.eng.yale.edu/polymers/docs/classes/polyphys/lecture_notes/5/handout5_wsu3.html