[화공]분쇄실험 보고서

목차

■ 실 험 목 적
■ 요 약
■ 서 론
■ 이 론
■ 실험 기구
■ 실험 방법
■ 결론 및 토의
.참고문헌

본문내용

미경에 의한 방법 침강 분리에 의한 방법, 표준체를 사용하는 방법등이 사용된다. 공업적으로는 주로 체분석 방법이 사용된다.
표준체의 설명
표준체는 금속실로 만들며, 체의 구멍은 정4각형이다. 체구멍의 크기는 메쉬(mesh)로 나타내며, mesh수는 1 in 중의 눈금의 수이다. 실제 구멍의 금속이 차질하는 부분이 있으므로mesh 수에 해당하는 크기와는 다르다. 예컨데 200mesh 의 체는 1 in 중에 눈금이 200개가있는 체로서 이 체의 1 in2 중에는 40,000개의 구멍이 있다. 이체는 TYLER 표준체에서 기본이 되는 것이다. 200 mesh 보다 한 단계 구멍이 큰 체의 면적은 200mesh 때의 2배 이며, 또 한 단계 구멍이 더 큰 체는 이의 2배가 되도록 한다. 따라서 연속 계열의 체의 눈의 비는 이다. 이를 계열의 체라고 한다. 어떤 때는 계열을 만들기도한다. TYLER체의 경우 계열인 때는 눈금이 커지는 순으로 200, 150,100,65,48,35 mesh의 체가 계열을 형성한다. 또한 독일에서는 1cm2에 들어있는 구멍의 수로 나타내기도 한다.우리나라에서는 KSA5101로써 표준체의 규격을 규정하였다.
체거름의 이론
입자 혼합물을 체분석 할 때는 받는 그릇 위에 표준체 계열을 구멍 크기가 작은 것부터 차례로 올려놓고 맨 위의 체에 분석하려는 분체를 무게를 측정한 후 넣는다. 일정한 시간을흔든 후 각 표준체에 걸린 시료를 꺼내어 분석한다. 입경 Dp가 같은 입자의 집합체인 경우밀도를 ρp 라고 하면 입자의 수 N 은 다음과 같이 표현된다.
여기서 m은 입자군 전체의 무게이다. 전체 표면적 A는,
Dp 가 다른 입자 혼합물일 때는 체 진탕기를 이용하여 표준체로 걸른 후 각 체에 걸린 입자군으로부터 계산 할 수 있다. 입자가, 예컨데, 14 mesh 를 통과하고 20 mesh 에 걸쳤을 때를 14/20, 또는 -14+20 이라는 기호로 표시한다. 체 분석 결과 위로부터 n번째 걸린입자의 질량 분율을 , 이 체의 눈금의 크기와 같은 입경을 Dp n, 두 표준체의 중간 입경을,
이라고 하면 분석 결과를 얻을 수 있다. 여기서 은 질량 분율의 합계를 나타낸 것이다.
즉,
와 Dp와의 관계는 히스토그램으로 표시할 수 있다. 또, 와 Dp의 관계는 분율 분포로표시된다. 이와 같은 체 분석 결과의 표시를 미분체 분석이라고 한다. 이에 대하여 와 Dp에 대한 표시 방법을 누적체 분석이라고 하며, 누적 분포 곡선은 Dp와 에 대하여 표시하기도 한다.
■ 실험 기구
ball mill
sieve
ball
초자 (깨진 유리 조각)
■ 실험 방법
① 초자의 질량을 측정하고 ball mill에 들어갈 ball mill 개수를 정한다.
② 초자를 볼밀에 넣고 10분정도 분쇄한 후 이것을 sieve에 넣고 분류한다.
③ 각 단에 있는 초자의 양을 잰 후 초자들을 다시 볼밀에 넣고 10분 정도 분쇄한다.
④ 다시 1,2의 실험을 반복한다.
⑤ 각 단에 쌓여있는 초자의 양이 시간에 따라 얼마나 변하는지 알아보기 위하여 시간별로 곡
선을 그린다.
⑥ 분쇄시간을 변화 시켜가며 위의 과정을 반복한다.
■ 결론 및 토의
볼 밀은 원통형 내부에 구형인 볼을 채우고 고체입자를 넣어 원통형 볼밀을 회전시키면 그 안에서고체입자와 볼들이 서로 충돌하거나 마찰로 인해서 고체입자가 분쇄되는 것이다.
이번 실험에서의 변수로는 분쇄 시간(t), 분쇄볼의 크기가 있다. 보다 정확하고 확실한 결과를 얻기 위하여 각각의 분쇄볼의 변수는 고정하고 시간에 대한 변수를 변화시켜 그 결과를 각각 비교하였다.실험에 사용된 분쇄통은 지름이 240mm인 세라믹 물질로 제작되었으며 분쇄용 볼의 지름은 각각50mm, 30mm이었다. 실험시에는 이 볼을 각각 10개씩 사용하였다. 시료는 형광등 500g을 사용하였고, 분쇄되어진 정도를 측정하기 위해 크기가 2.8mm, 2.0mm, 1.4mm, 0.71mm 0.5mm 0.355mm0.125mm 0.09mm와 0.09mm이하인 seive를 이용하여 분쇄전과 분쇄후의 시료질량을 측정하여 그 차이를 살펴 보았다.
실험 결과 볼밀을 이용한 분쇄의 횟수(시간)이 증가할수록 입자가 더 작아짐을 알 수 있었다. 즉, 실험결과 분쇄시간이 증가할수록 분쇄가 잘 일어났다.첫 10분간 얻은 결과를 보면 3.36mm에서는 10.02g의 시료가 남아있었고, 1.19mm일 때는 3.66g, 1mm일 때는 0.15g, 0.25일 때는 0.01g이 남았다.
그 다음 총 20분간 분쇄를 했을 때는 1회 실험 때 보다 더 적은 양이 체에 남아있음을 알 수 있었다. 즉, 3.36mm에서 1회 때는 10.02g이 남았으나 2회 때는 9.90g이 남아 시료가 더 분쇄 되어있음을 알 수 있었다.
분쇄를 반복할수록 초기에 크기가 컸던 입자는 크기가 점점 작아져서 횟수를 거듭할수록 무게가 줄어들게 되고 상대적으로 크기가 미세한 입자는 그 무게가 분쇄횟수가 증가함에 따라 같이 증가함을 볼 수 있었다.
비록 실험을 통한 비교는 하지 못했지만 만약 분쇄볼의 크기에 따른 분쇄정도를 비교했다면 결과는큰 볼과 작은 볼을 각각 사용했을 때의 큰 입자에 대한 분쇄정도는 큰 볼의 경우가 작은 볼의 경우보다 더 나았을 것이고 작은 입자에 대한 분쇄정도는 그와 반대로 작은 볼이 큰 볼보다 약간 더나았을 것이라 예상할 수 있다.
비교적 간단한 실험이었지만 시료를 유리조각으로 사용하였기에 많은 주의를 요햇던 실험이었다.
9.참고문헌
[1] “단위조작” 배광수, 서명교 외 5명 희중당, p573-601 (1997)
[2] “무기화학합성실험” 이현호, 전창오, 천경수 동화기술, vol.2, p27 (1995)
[3] “분체공학교제” p 184-193 (1999)
[4] “화학화학실험” 성기천외 2명 사이텍미디어 2000년 p519~527
[5] “단위조작“ 임굉 도서출판 신성 1997년 p392~397
- 분체공학, 강석호, 1995.
- 화공실험, 박소진/박병배, 1998
- 화학공학실험, 사이텍미디어, p519～p526
-Unit operations of Chemical Engineering, McCabe, p963 ～ p964

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