[기초공학실험] 점도 측정 보고서

목차

서론
1.1 점도란?
1.2 점도측정의 이유
1.3 유체 시스템의 예

본론
2.1 점도란?
2.2 동역학적 점도와 동점도(Dynamic viscosity, Kinematics viscosity)
2.3 점도 단위
2.4 뉴턴, 비뉴턴 유체의 분류 및 예
2.5 Brook field viscometer 원리 및 간단한 소개
2.6 시료측정 결과

결론
3.1 실제 점도와 비교
3.2 실제 점도와 점도계에서 얻은 점도의 차이
3.3 Spindle 위치 변경에 따른 점도계에서의 점도 변화 이유

번외
4.1 Viscometer 와 Rheometer의 차이점
4.2 점도계 유형조사

본문내용

고 rpm일 때 %는 같으나 점성의 값이 제대로 측정되지 않고 값이 계속 달라지면서 값의 측정이 어려웠고, 평균적으로는 값이 더 크게 측정 되었다.
고체 표면의 점도는 분자들이 속도를 맞추려고 상호작용하면서 생기는 힘을 수반하면서 생기는데 중심축에 있을 때에는 속도가 빠른 부분과 느린 부분이 고르게 분포하고 있기 때문에 측정이 잘되지만 중심축이 벽과 가까울 때에는 스핀들을 중심으로 한쪽은 유체의 양이 적어 속도 구배가 고르게 분포하지 못하기 때문에 정확한 측정이 어려운 것으로 보인다. 그리고 스핀들의 위치가 유체의 중심에 위치할 때 보다 벽과 가깝게 위치 할 때 벽으로부터 받는 저항이 더 많아서 점성이 더 크게 측정되었을 것이다. 고rpm에서의 결과 값 차이에 비해 저rpm일 때의 결과 값 차이가 나지 않는 이유는 회전속도가 느려서 벽에 대한 마찰이 적어서 그런 것으로 생각 된다.
4. 번외
4.1 Viscometer 와 Rheometer의 차이점
<점도계, viscosmeter>
점도계는 실험실 또는 산업체에서 유체의 일정온도에서의 끈끈한 정도인 점도(dynamic viscosity 또는 absolute viscosity) 또는 동점도(kinematic viscosity)를 측정하는 장비이다. 측정하는 이유는 산업현장의 품질관리 및 제조공정관리가 주목적이고, 실험연구실에서 개발과정에 원료나 제품의 특성치로 점도값이 제시된다. 점도를 측정할 때는 필히 정해진 온도에서의 측정값을 제시해야 한다.
점도계는 뉴튼성 유체(Newtonian fluids, 예: 물)나 비 뉴튼성 유체(non-Newtonian fluids, 예: 석유, 고분자액체)중 하나만을 측정할 수 있는 장비 또는 두가지 성질의 유체의 점도를 측정할 수 있는 장비들이 있다. 비뉴튼성 유체의 점도특성을 측정할 수 있는 장비로는 전단율(shear rate)을 가변할 수 있어야 하는데 가장 대표적인 예로는 회전형 점도계(rotational viscometer)가 있다. 이 장비는 일정한 실린더를 정해진 각속도로 돌리면서 그 반대 방향으로 생기는 토크(torque)를 측정합니다. 각속도가 클수록 토크가 증가하는데 이 증가형태가 직선적이면 뉴튼형 유체, 비선형이면 비뉴튼형 유체로 분류된다. 또한 낙구식 점도계(falling ball viscometer)로도 불편하기는 하지만 전단율 대비 전단응력을 측정할 수 있어 비뉴튼성 유체에 사용할 수 있다.
올리피스 구멍을 용기 바닥에 뚫어 유출시간을 측정하는 점도계는 세이볼트점도계(Saybolt viscometer), 프랑스 규격의 AFNOR점도계 및 포드컵(Ford cup)등이 있고, 임펠러를 돌려 토크를 측정하는 스토머점도계(Stomer viscometer)등이 있다. 이러한 점도계들은 정해진 온도에서 특정 점도단위로 된 점도 값을 측정한다. 점도계는 대부분 단일 변수(cP 또는 cSt, SUS, KU등)를 측정하는 장비이다. 또 회전형이나 낙구식 점도계는 뉴튼성 유체도 측정이 가능하다.
<레오미터, Rheometer>
레오미터(Rheometer)는 점도계와 유사하지만 더욱 정밀한 형식으로 유체의 점도특성 뿐 아니라 유변학(rheology)적 여러 변수들인 점탄성특성(elastic properties)을 통합 분석하는 장비이다. 레오미터의 제작형식은 즉, 회전형 실린더, cone/plate 측정방식, 모세관 측정방식 등 다양한 방식을 채용하고 있다. 대부분 점탄성 용융프라스틱류의 측정온도가 높기 때문에 200 500 범위의 정밀 온도조절 장치가 포함되는 것이 일반적이다. 또한 다양한 유변학적 변수를 분석하기 위한 전용 프로그램을 활용할 수 있도록 CPU, 지시계 및 프린터등이 통합된 형식이 대부분이다.
레오미터로 측정분석이 가능한 변수들은 유변학(rheology)에서 정하는 여러 유변학적 변수, 즉 절대점도(dynamic viscosity), 전단응력/전단율비(shaer stress/rate), 전단율 또는 온도 변화에 대한 점도 값의 추이, 점탄성계수(elastic modulus), 저장탄성률(storage modulus), 손실탄성율(loss modulus), 이완시간(relaxation time), 지연시간(retardation time), 복소탄성율(complex modulus), 손실탄젠트(loss tangent), 크리핑 현상(creep point)등 을 측정할 수 있다. 물론 점도계의 일반 측정변수들을 포함이다.
4.2 점도계 유형조사
<세관식 점도계>
가는 관에 액체를 서서히 흐르게 하면 관 내의 흐름은 층상으로 되어 흐른다. 이것을 층류라고 하는데 이때에 세관을 통과하는 체적유량 Q와 세관 전후의 차압 ΔP간에는 비례관계가 있다. 이 비례계수는 액체의 점도에 반비례하므로 ΔP와 Q를 측정하여 점도 η을 구할 수 있다. 이것을 식으로 표시하면 다음과 같다. 단, l은 세관의 길이, γ은 반지름이다.
---------(1)
이 측정법은 물리법칙에 기초하고 있으므로 점도의정의대로 측정값을 얻을 수 있다. 이것을 점도의 절대측정법이라고 한다. JIS에서 정하고 있는 모세관 점도계는 일정 용적의 액체가 모세관 내를 자중으로 유하될 때의 시간을 측정함으로써 점도를 구하고 있다. 공업용점도계에서는 정량 펌프로 세관에 일정 유량의 액체를 흐르게 하여 세관전후의 차압을 측정한다(그림 3). 점도의 측정범위 변경은 세관의 지름과 정량 펌프의 회전수 변경에 의하여 실행한다. 따라서 저점도에서 고점도까지 대응할 수 있다. JIS 에 규정되어 있는 방식에서는 인력을 필요로 하는 외에 운동 에너지의 보정이나 관단의 보정 등이 필요
한데 공업용 점도계에서는 이같은 것이 필요 없다. 비교적 최근에 발표된 세관식 점도계에 코리올리식 유량계를 이용한 점도 측정 시스템이 있다. 구성도를 그림 4에 들었다. 이 시스템에서는 세관 대신 코리올리식유량계의 측정 튜브를 그대로 사용하고 있다. 따라서 정량 펌프는 필요없다. 배관에 직접 접속하는(온라인) 것이 가능하다. 코리올리식 유량계를 사용하므로 유량 이외에 밀도도 출력할 수 있다. 따라서 동점도도 출력할 수 있는 등의 특징이 있다.

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