교반기실험

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교반기실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

g.12와 같다. 실험은 열적으로 단열된 고진공 jacket으로 된 6l glass용기 내에서 실시된다. Stirring motor는 토크변환기를 붙여서 만든 속도 조절 전기 모터이다. 덮개에서 용기에 삽입되는 simense K17/10KΩ thermistor는 온도를 측정하는데 있어서 민감도가 높다. 4개의 방해판이 용기 덮개의 밑면에 부착되고 또한 덮개에 있는 funnel tube는 용기 내로 염을 넣을 수 있도록 한다.
비교 실험을 위해서 여러 가지 형태의 임펠러가 이용 가능하다. 임펠러 속도는 knob ⑧로 조정하고 그 속도는 속도 측정기내의 속도 지시기 ③에서 읽을 수 있다. 이 외에 속도측정기는 토크측정신호의 증폭과 지시를 나타내 주는 장치 ⑨를 포함한다. 또한 분리된 장치로서 온도신호를 나타내는 지시기 ⑩가 있다. 온도와 토크값을 함께 기록하기 위한 2개의 channel기록기가 이용된다.
3.1실험 절차
①먼저 2개의 측정 장치(온도 측정 기기, 임펠러 속도와 토크 측정기기)를 켜고 10 분간 warming up시킨다.
② 5 l의 증류수를 교반 용기 내에 채운다.
③ 염의 용해로 인한 온도의 감소가 매우 작으므로 (△T는 약 0.05℃) 온도 측정기의 민감도를 전위차계 P5에서 0-1의 위치에 놓여져야 한다.
이 장치는 full scale deflection(i.e 1 volt at socket 12)이 다음과 같도록 보정되어진다.
setting of P5
corresponding △T at full scale deflection
0 - 1
0.1℃
0 - 5
0.5℃
1 - 0
1℃
5 - 0
5℃
10 - 0
10℃
④ 조절기 P3 , P4를 사용하여 온도 지시장치 ⑩의 바늘을 눈금의 중앙에 오도록 한다.
⑤ 조절기 P1로 토크 측정기기의 민감도를 조절한다. 실험할 때 낮은 속도(예, 100 min-1)에서는 P1을 1 - 0에 놓고 높은 속도( > 100 min-1)에서는 P1을 3 - 0이나 5 - 0에 놓는다.
이 기기는 full scale deflection ( i.e 1volt at socket 6)이 다음과 같도록 보정되어진다.
setting of P1
corresponding torque at full scale deflection
1 - 0
1.0Ncm
3 - 0
3.0Ncm
5 - 0
5.0Ncm
⑥ 비교하려는 임펠러 중의 하나를 모터에 장착한다. 수직 조절 나사 ①을 이용하여 임펠러를 수면 위에 위치하게 한다.
⑦ 스위치 ②를 이용하여 임펠러 모터의 스위치를 켠다.
⑧ 속도 조절 knob⑧을 이용하여 임펠러의 속도를 측정하려는 영역에 놓는다.
⑨ 조절기 P2를 이용하여 토크 지시기⑨의 영점 조정을 한다.
⑩ 모터의 스위치를 끄고 임펠러를 교반 용기 내에 마지막 지점까지 내린다. 그리고 용기의 덮개를 덮는다.
⑪ 다시 모터의 스위치를 켜고 임펠러의 속도를 원하는 속도만큼 재조정한다. (각 실험이 진행되는 동안 실험 절차⑥-⑪까지를 반복한다.)
⑫ 전에 조정된 민감도를 고려하여, 토크 기기 ⑨에서 토크 값을 읽는다.
⑬ 기록기의 스위치를 켜고 기록 시 속도를 20/min에 놓은 다음 두 개의 기록 바늘(온도, 토크)을 적당한 위치에 놓는다.
⑭ 5분간 온도와 토크를 기록한 다음 6g의 NaSO(결정크기: 1-3mm)를 용기에 넣는다. fig.5에서 보여진 직선 ②가 얻어질 때까지 계속 기록한다.
⑮ 용해 속도가 매 실험마다 투입된 적은 양의 염에 영향을 받지 않으므로 용기 내의 물은 교환하지 않고 실험할 수 있다.
4.실험프로그램 및 평가
①표 1에서 나타낸 것과 같은 실험이 수행되어진다.
실험번호
임펠러 번호
속도(rpm)
방해판
1
1(blade)
100
유
2
〃
150
유
3
〃
200
유
4
〃
250
유
5
〃
150
무
6
〃
200
무
7
〃
250
무
8
2 프로펠러
100
유
9
〃
150
유
10
〃
200
유
11
〃
250
유
12
〃
150
무
13
〃
200
무
14
〃
250
무
②각각 임펠러의 레이놀즈수와 동력수를 계산한다.
③τ대 n 그리고 log N대 log N 을 도시한다.
④각각의 실험에 대해 <그림 5>에 설명된 방법을 사용하여 75%의 염이 용해 되는데 필요한 시간Δt를 구한다.
⑤Δt대 P 그리고 E대 P를 도시하라.
⑥Fig.5에서 보여준 방법에 의해서 최소 필요 에너지를 결정하고 최적 임펠러 속도n를 계산한다.
⑦결과를 토의한다.
7.기호설명
D
(m)
탱크의 지름
c
(g/㎠)
염 입자 주위의 액체 농도
(g/㎠)
입자 표면의 포화 농도
a
(m)
바닥에서 임펠러까지의 높이
d
(m)
임펠러 지름
E
(Ws)
임펠러에 소요되는 에너지
g
(㎨)
중력 가속도
H
(m)
용기의 채워진 높이
h
(m)
임펠러 날의 높이
M
(g)
불용인 염의 질량
Mo
(g)
용기에 넣은 염의 질량
ΔM
(g)
Δt 시간에 녹은 염의 질량
n
(s-1)
임펠러 회전 속도
τ
(N/㎝)
토크
ω
(s-1)
임펠러의 각속도
Froude 수
무차원 동력수
임펠러의 Reynolds 수
P
(W)
임펠러의 동력 소비
(W)
큰 규모와 모델 장치 각각의 임펠러 동력
Popt
(W)
최적의 임펠러 동력
S
(㎠)
시간 t에서 염 분자의 표면적
s
(㎜/s)
기록지 속도
t
(s)
시간
Δt
(s)
일정 질량의 염이 녹는데 필요한 시간
(㎥)
큰 규모와 모델 용기 각각의 액체 부피
w
(m)
방해판의 폭
Δx
(㎜)
온도 기록 결과에서 점 P1과 P2 사이의 거리
tg α
기록된 온도 직선의 기울기
β
(㎝/s)
물질 전달 계수
μ
(Ns/㎡)
유체의 절대 점도
ν20°
(㎡/s)
20℃에서 용액의 동점도
8. 참고 문헌
1) McCabe, Smith : Unit operations of chemical engineering,
McGraw - Hill, New York p.238-p.284
2)서명교.오현묵.이재동.조상원 편저: 단위조작p.432-p.450
3)박소진 저: 화공실험 p.26- p.40

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교반기,   임펠러,   프로펠러,   패들,   터빈