"침강분석에 의한 입자크기 측정" 실험 예비레포트

소개글

""침강분석에 의한 입자크기 측정" 실험 예비레포트"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 장치 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
Andreasen 피펫을 사용하여 분체의 입자크기와 분포를 측정하며, 입자 크기에 따른 질량의 관계를 파악한다. 또한 본 실험을 통해 침강 입도분석(grain size analysis)의 원리에 대해 이해한다.

2. 바탕 이론
(1) 침강 분석(Sedimentation analysis)
정지한 유체 내에서 어떤 입자가 침강할 때, 침강속도가 입자 크기에 따라 달라지는 원리를 이용하여 입자의 지름(입경)을 분석하는 방법이다. 침강분석은 입자가 구형이라는 가정 하에, 레이놀즈수가 1보다 작은 입자의 유동에서 적용되는 Stokes’ law를 근거로 이루어진다. 침강 입도 분석의 원리에 대해 살펴보면 다음과 같다.

Figure 1. 침강 입도 분석 원리

Figure 1.은 균일한 현탁액의 시간에 따른 입자들의 침강 거동을 살펴본 그림이다. A의 경우 초기 상태로서 입자의 분포가 유체 내에 고르게 분산되어 있다. 이 때, 높이 를 기준으로 시간의 흐름에 따라 입자들의 분포가 달라짐을 확인할 수 있다. 입자의 밀도가 동일한 조건에서 입자의 크기가 커질수록 침강속도가 빨라지며, 이로 인해 일정 구간에서의 크기에 따른 입자의 농도가 달라진다. 즉, 높이 에서의 현탁액 농도가 시간이 지날수록 감소하는 점을 이용하여 입도분석이 가능하다.
침강의 종류는 크게 자유침강(Free settling)과 간섭침강(Hindered settling)으로 나눌 수 있다.

① 자유침강(Free settling)
입자가 유체 내에서 침강 시, 벽이나 다른 입자와 같은 외부 요인의 영향을 받지 않고 오로지 중력에 의해 침강하는 경우를 말한다. 현탁액의 농도가 굉장히 희박할 때 자유침강이라고 볼 수 있다. 이 경우 침강이 시작하는 초기에는 중력에 의해 침강속도가 빠르다가 입자에 작용하는 힘이 상쇄되고 종말속도에 다다르면 일정한 속도로 침강이 일어난다.

② 간섭침강
입자가 유체 내부에서 침강 시에 입자간 간섭에 의하여 침강속도가 시간에 따라 감소하는 경우를 말한다.

참고 자료

2020년 단위 조작 이론 및 실험1 실험노트, p21-23
James O. Wilkes, 2008, "화학공학유체역학“, 한산, 204-209p
고완석 외 4명, 2003, “단위조작”, 보문당, p488-490
2020년 3학년 1학기 “단일구의 침강속도” 양수영 예비레포트