볼 밀에 의한 분쇄 실험은

목차

1. 서론…………………………………………………… p. 3

2. 이론…………………………………………………… p. 4

3. 실험…………………………………………………… p.20

4. 결과 및 고찰…………………………………………p.23

5. 결론 및 토의…………………………………………

사용부호………………………………………………

참고문헌………………………………………………

본문내용

에 대한 힘의 변화는 없고 오직 무게에 대한 힘의 변화만이 생기게 된다.
5. 고 찰
이번 실험은 세라믹 제질의 분쇄통과 세라믹 볼을 이용해서 원료물질을 분쇄하는데 있어서 변수들에 대한 분쇄 효율과 그 상황에서의 동력 요구량을 알아보는 실험이었다.
이 실험에서는 우리는 3가지의 변수를 두고 실험을 하게 되었는데 상대속도(Z)와 볼 크기, 분쇄시간이다. 각 변수들에 대한 분쇄효율을 정확히 알아보기 위해서 그 한 변수는 변화시키고 두 가지의 변수를 고정시키면 다른 변수들의 개입 없이 한 가지 변수에 대한 분쇄효율을 정확히 알아 낼 수 있을 것이라 생각했다.
그 결과 상대속도에 대해서는 정도의 차이가 있기는 하지만 오차를 고려해 볼 때 0.7, 0.8일 때가 분쇄효율이 비슷하게 나왔다고 할 수 있고, 0.6일 때는 분쇄효율이 다소 떨어지는 것을 알아낼 수 있었다. 교재에서는 상대속도가 0.75일 때 가장 적합한 속도라고 돼 있었는데 이 상황에서 실험을 못해본 것이 아쉬운 점이다. (실험의 성격상 힘이 많이 들고 시간도 오래 걸려서 더 많은 상황에서의 데이터를 내는 것은 개인적으로 너무 많은 시간을 소비하는 것이라 생각이 됐었다.)
볼의 크기에 대해서는 큰 볼이 작은 볼 보다 분쇄효율이 더 좋게 나왔는데 그 이유는 우리 조에서 사용했던 모래 입자가 상당히 굵어서 그랬었던게 아닌가 생각한다. 채 규격은 300㎛~125㎛까지를 상용했는데 125㎛이하의 입자들에서 작은 볼이 더 위력을 발휘했지는 잘 모를 일이다. 큰 볼의 경우 상식적으로 생각해봐도 미세한 입자의 경우에는 부적합하다고 생각된 되기 때문이다.
마지막으로 분쇄시간에 대해서는 10분을 분쇄했을 때가 5분을 분쇄했을 때보다 훨씬 높은 분쇄효율을 보였다. 이번 실험의 경우에는 300㎛이상의 굵은 입자들이 상당히 많이 남아 있었으므로 시간을 더 들여 분쇄를 했더라면 분쇄효율은 더욱 좋아지지 않을까 예상할 수 있다. 분쇄시간에 대해서도 볼 크기와 동력소모 대한 최적 분쇄시간을 알 수 있으면 좋겠지만 시간을 매우 많이 소모하게 될 것이라 예상되어 하지 못했다.
다음은 동력요구량에 대한 것인데, 동력요구량은 구동장치의 토크측정디스크의 편차를 측정함으로써 구할 수가 있다. 이것을 측정한 후 <그림 10.> (교재p51-그림8.)을 이용해서 값을 알아낼 수가 있다.
이 실험에서는 1000g의 작은 볼과 500g의 원료물질을 이용해 분쇄할 때는 0.6Nm의 토크가 사용되었고 1600g의 큰 볼과 500g의 원료물질을 이용했을 때는 0.64Nm의 토크가 사용되었음을 알 수 있었다. 스트로보스코프를 이용한 디스크편차 측정에서 움직이는 디스크를 불빛의 간격으로 읽는 것이기 때문에 확실한 값을 알 수가 없었다. 위의 값은 대략적인 값이고 질량변화의 변화가 토크에 영향을 준다는 정도의 사실을 알아낼 수 있었다.
그리고 구슬 적하도를 측정해서 MITTAG이론과 비교를 해봐야하지만 계산에 넣어주지 않아서 c를 알 수 가 없었기 때문에 예상동력요구량을 구할 수 가 없었다.
6. 토 의
일단 볼밀분쇄 실험은 다른 실험에 비해 힘이 많이 들어가는 실험이었다. 세라믹 분쇄통의 무게도 무게지만 앞선 정류에 비해서 길지는 않았지만 그렇게 쉴 틈이 없었다.
하자만 앞 조가 설명을 잘 해주어서 생각 했던 거 보다는 실험을 수월하게 할 수 있었고 한사람의 역할보다는 조원들의 팀웍이 중요한 실험인지라 서로 서로 많은 점을 도와주구 모두 다 실험의 내용과 목적을 이해할 수 있어서 참 많은 도움이 되는 실험이 된 것 같아서 좋았던 것 같다.
또 실험의 특성상 상당히 많은 먼지가 나는 관계로 주의가 필요하다. 다행히 덕트가 있어서 환기가 잘 되긴 하지만 그래도 실험자가 먹는 양도 무시할 수 없을 것이다. 그리고 그 먼지들이 다 원료물질에서 생기는 것이기 때문에 실험결과에도 다소의 오차를 주게 된다. 그러므로 될 수 있으면 분진이 생성되지 않게 주의를 기울어야 할 것 같다.
마지막으로 실험에 대한 철저한 준비가 필요하다. 앞조가 실험 했으므로 그냥 몸만 가면 된다는 식의 사고방식은 정말 큰일 낼 사고 방식이다. 실험에 대한 이해와 방법 같은 것은 미리미리 프리 레포트를 쓰면서 조원들 모두 상의해서 알고 실험실에 들어가야 할 것을 느낀 실험이었다.
이번 볼밀 실험은 시간도 많이 걸리고 힘도 들기는 했지만 별 사고 없이 끝이 났고 내용을 확실하게 알고 넘어간다는 점에서 만족스러운 결과를 얻었다고 생각된다.
사용기호
a 적하된 면적(m2)
A 전체 통의 단면적(m2)
c MITTAG이론 상수
d1 구동시 벨트-도르래의 지름(mm)
d2 롤러축과 연결된 벨트-도르래의 지름(mm)
ds,db 분쇄볼의 지름(큰볼, 작은볼)(mm)
dr 롤러축의 지름(mm)
Di 분쇄 용기의 안지름(mm)
Do 분쇄 용기의 바깥지름(mm)
fv 분쇄구 적하도(N)
Fc 원심력(N)
Fg 중력(㎨)
g 중력 가속도
h 적하된 높이(m)
IA 회전자 전류(N)
k 분쇄기 중심선 방향으로 작용하는 힘(mm)
Li 분쇄용기의 내부길이(mm)
m 분쇄 요소 또는 입자의 질량(kg)
mo 분쇄물의 질량(kg)
ms,mb 분쇄요서의 질량(Nm)
Md 회전자전류로부터 예상되는 토크(Nm)
Mt 장치로 측정된 토크(Nm)
Mt' 지지축에서 측정된 토크(Nm)
ΔMt 장치로 측정된 순 토크(Nm)
n 분쇄기의 속력(1/min)
ncrit 임계 분쇄기 속력(1/min)
nx 분쇄정도
Nm 이론적 분쇄기 동력 요구량(w)
Nt Mt로부터 계산된 분쇄기 동력 요구량(w)
Nd Md로부터 계산된 분쇄기 동력 요구량(w)
r 반지름(mm)
Ri 분쇄기 내부 반지름(Ri=0.5Di)(mm)
s 기계적 토오크 측정장치의 편차(unit)
t 분쇄시간(min)
w 속도(㎧)
z 상대속도(Z=n/ncrit)
α 각도
ω 각속도(1/s)
참고문헌
▶ Warren L McCabd, Julian C.Smith, Peter Harriott, "Unit Operations of Chemical Engineering", 1993. pp. 952 ~ pp. 965
▶ 박소진박병배 공저, “화공실험”, 1998 pp.41 ~ pp. 53

키워드

볼밀,   분쇄,   구슬 적하도,   파쇄,   Rittinger 법칙,   Kick법칙