[화학공학실험]와류(vortex) 결과보고서

소개글

화학공학을 전공하는 학생들이 들어야하는 실험입니다.
제목은 와류(vortex)이며
실험데이터처리 및 결과고찰, 원인분석이 상세하게 적혀있습니다.

목차

Ⅰ. 실험 목적
Ⅱ. 실험 방법
Ⅲ. Row Data
Ⅳ. Data 처리
Ⅳ. 결과 정리
Ⅴ. 참고 문헌

본문내용

◎ 토의
• 결과 분석
이번 실험은 유체에 외력을 작용하여 강제와류를 만들어 준 후, 각속도의 변화에 따라 중심으로부터 일정간격으로 높이차를 측정하는 실험이었다. 우선 우리 조는 이번 실험을 하기 전에 세 가지 결과를 예상해 볼 수 있었다.
첫 번째는 각속도가 커짐에 따라 수면의 상승 높이가 커진다는 것이다. 예비보고서에서 살펴보았던. 의 식에서 쉽게 예상해 볼 수 있었던 부분인데, 결과를 분석해보면 40rpm일 때 12mm, 60rpm일 때 28.5mm의 높이만큼 상승한 것을 볼 수 있다. 이를 통하여 각속도가 커지면 수면의 상승 높이도 커진다는 것을 확인했기 때문에 예상과 일치했다.
두 번째는 회전의 중심체로부터 거리가 멀어질수록 수면의 상승 높이차가 커진다는 것이었다. 이 역시 의 식이나 그래프를 통해서도 쉽게 예상해 볼 수 있었던 부분인데, Data처리의 그래프와 추세선식을 보면 더 쉽게 확인할 수 있다. 결과 값에 대한 추세선을 그린 선에 대한 식을 보면 x의 2차로 나오는 것을 볼 수 있다. 이것은 40rpm, 60rpm 모든 각속도에서 해당한다. 반경에 해당하는 x값이 증가하면 상승높이에 해당하는 y값이 제곱으로 늘어나는 것을 식을 통해서 알 수 있었고, 따라서 중심에서 멀어질수록 수면이 상승하는 정도가 커짐을 확인할 수 있기 때문에 두 번째 예상 결과도 실험 결과와 일치했다.
세 번째는 상승 체적에 관한 것이다. 유체를 회전시켜 생긴 수면은 포물선의 형태를 가지게 되는데, 포물선의 최저점(중심)을 0으로 두고 적분한 포물선의 밑 부분의 부피는 정지 상태에서 회전체의 밑넓이에다가 회전 시켰을 때 생기는 최대높이 차의 반을 곱하여 구한 부피와 같다는 것이다. 이에 대한 계산은 Data처리 3에서 수행했다. 결과를 보면 40rpm에서 0.000009mm³, 60rpm에서 0.000005mm³의 미세한 오차만을 보일 뿐, 앞서 수행한 방법으로 구한 상승 체적의 부피 비교는 거의 일치했다고 볼 수 있기 때문에 예상결과와 맞았다고 생각한다.

참고 자료

- 단위조작. 7th edition. W.L.McCabe. Mc Graw Hill Korea
- 유체역학. Munson, Yong, Okiishi. Wiley. p88
- 유체역학. Alexander J. Smith. Wiley. p95
- 신편 유체역학. 고영하, 정경섭. 보문당. p99
- 최신 유체역학. 박상언, 전성택. 삼성북스. p136