[기계공학] 『점도계의 원리 및 종류, 특징』에 대하여

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[기계공학] 『점도계의 원리 및 종류, 특징』에 대하여에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.모세관 점도계에 의한 점도측정방법
2.낙구 점도계에 의한 점도 측정 방법
3.원추-평판 형 회전 점도계에 의한 점도 측정방법
4.이중 원통형 회전 점도계에 의한 점도 측정 방법
5.단일 원통형 회전 점도계에 의한 점도 측정 방법
6. Saybolt 점도계

- 표면장력계의 원리 -

1.Du Nouy 법
2.Wilhelmy 법

- 관로마찰손실계수 정의 -
1.관 마찰의 기초정의
2.부차적 손실(minor losses)
3.straight pipe
4.expansion pipe
5.contraction pipe

- 베르누이 방정식의 유도 -
1.에너지 보존법칙(일-에너지 정리)

- Hadraulic bench(수리실험대) -
1. 유량 측정

본문내용

필요로 한다.
② 측정원리
가) 낙구 점도계는 시료 속에 구를 낙하시켜 일정거리를 낙하하는데 필요한 시간을 측정하여 시료의 점도를 구하는 것으로서 일반적으로 원통 속에 시료를 넣어 그 원통의 중심축 상에 구를 낙하시켜 다음 식 ②에 따라 점도를 구한다.
(식 ②)
나) 낙하 점도계의 구조 치수가 정해지면 식 ②에서
는 일정치가 되고 식 ②는 다음 식 ③과 같이 바꿔 쓸 수 있다.
(식 ③)
☞ 미리 점도를 알고 있는 표준액을 사용하여 KF를 구해두면 일정 거리의 낙하시간과 시료의 밀도를 측정하여 시료의 점도를 구할 수 있다.
(2) 낙구 점도계의 종류
①-Falling ball Viscometer ② Ball pressure Viscometer
특징 : 60여 년 전 세계 최초로 개발 특징 : Falling ball Viscometer가 측정할
상품화한 제품이며 낮은 점도의 없었던 고점도의 Newtonian 유체 및
Newtonian 유체를 측정 가능 불투명 액체의 점도를 손쉽게 측정 가능.
3.원추-평판 형 회전 점도계에 의한 점도 측정방법
(1) 특징 및 측정원리
① 특징
가) 점도 측정 외에, 액체의 어느 부분에서도 일정한 전단속도(전단응력)를 얻을 수 있으므로, 각속도(또는 토크)를 바꾼 측정으로 비 뉴턴 액체의 유동 곡선을 직접 구할 수 있다.
나) 시료가 비교적 적은 양이라도 무방하다. 또, 이 때문에 시료의 온도를 단시간에 바꿀 수 있다.
다) 원추와 평원 판 사이의 틈새가 작기 때문에 분산계인 액체의 분산질 크기에 따라 점도계로서 적용할 수 없는 경우가 있다.
② 측정원리
가) 원추-평판 형 회전 점도계는 동일 회전축을 가진 평원 판 및 꼭지각이 큰 원추 사이에 채워진 시료를 층류상태로 회전 유동시켜 평원 판 또는 원추의 어느 것을 (a) 일정한 각속도로 회전시켰을 때의 다른 원판 혹은 원추면에 작용하는 토크를 측정하거나 (b) 일정한 토크로 회전시켰을 때의 원판 혹은 원추의 각속도를 측정하여 점도를 구하는 것으로서 점도는 다음 식 ④에 따라 구할 수 있다.
(식 ④)
나) 원추-평판형 회전점도계의 구조 및 치수가 정해지면 식 ④에서
는 일정치가 되어 식 ④는 다음과 같이 바꿀 수 있다.
☞ 따라서 미리 점도를 알고 있는 표준액을 사용하여 실험적으로 Kc를 구해두면 임의 시료의 점도는 (a) 토크 또는 (b)의 방법에 따른 각속도를 측정함으로써 구할 수 있다.
(2) 원추-평판 형 회전 점도계의 종류
① ICI 디지탈
② ICI 아날로그
③ ICI Multi speed
4.이중 원통형 회전 점도계에 의한 점도 측정 방법
(1) 특징 및 측정원리
① 특징
가) 점도측정 외에 각속도(또는 토크)를 바꾼 일련의 측정으로 비뉴턴 액체의 유동곡선을 구할 수가 있다.
나) 비교적 이론에 가까운 전단속도(또는 전단응력)가 정해진다.
② 측정원리
가) 공축 이중 원통형 회전 점도계는 동일 중심축을 가진 외통 및 내통의 틈새에 채워진 시 료를 층류상태로 회전 유동시켜 어느 한쪽의 원통을 (a) 일정한 각속도로 회전시켰을 때 의 다른 쪽의 원통 면에 작용하는 토크를 측정하거나 또는 (b) 일정한 토크로 회전시켰 을 때의 원통의 각속도를 측정하여 점도를 구하는 것으로서 시료가 뉴턴 액체인 경우에 는 점도는 다음 식 ⑤로 구할 수 있다.
(식 ⑤)
나) 공축 이중 원통형 회전 점도계의 구조 및 치수가 정해지면 식 ⑤에서
은 일정치가 되며 식 ⑤는 다음과 같이 바꿀 수 있다.
☞ 따라서, 미리 점도를 알고 있는 표준액을 사용하여 실험적으로 KR 을 구해두면 임의 시료의 점도는 위의 방법에 따른 토크 또는 (b)의 방법에 따른 각속도를 측정함으로써 구할 수 있다.
다) 전단 속도, 전단 응력은 식 ⑥으로 구할 수 있다.
(식 ⑥)
식 ⑥에서 뉴턴 액체로 가정 했을때, 내통면에서 전단속도 또는 전단응력은 r로 Ri를 대입함으로써 각각 구한다.
또, 마찬가지로 외통면에서의 전단속도 또는 전단응력은 r에 Ro를 대입함으로써 각각 구한다.
5.단일 원통형 회전 점도계에 의한 점도 측정 방법
(1) 특징 및 측정원리
① 측정원리
-단일 원통형 회전점도계는 시료 속에 있는 원통을 층류상태에서 일정 각속도로 회전시켰을 때의 원통 면에 작용하는 토크를 측정하여 점도를 구하는 것으로 미리 점도를 알고 있는 표준액을 사용하여 실험적으로 장치상수를 정해 두면 점도는 다음 식 ⑦로 구한다.
(식 ⑦)
② 특징
가) 다른 회전점도계에 비하여 구조가 단순하기 때문에 취급이 간편하다.
나) 이론적으로 전단속도(또는 전단응력)은 확정할 수 없으나 각속도(또는 회전속도)를 바점성거동을 할 수 있다.
다) 회전 원통에 비하여 비교적 큰 시료용기를 사용할 수 있기 때문에 분산계 외 액체일 경우에도 분산질의 방해 없이 측정할 수가 있다.
6. Saybolt 점도계
(1) Saybolt 점도계
이것은 주로 유류의 점성계수를 측정하는 데 사용되는 미국의 표준형 점도계이다.
위식에 의하면 배출관 속의 압력 측정과 지름을 측정하여야 하는데 실제로는 어렵고 또 지름을 균일하게 만드는 것도 힘들기 때문에 실용방법에 있어서는 짧은 모세관을 통하여 일정한 체적 V=60cc가 흐르는데 요하는 시간을 측정하여 동점성계수의 척도로 삼는다. 이 시간을 Saybolt Universal초(SUS,SSU,SUV) 라고 한다.
ν와Saybolt초(s)t사이에는다음과같은근사관계식이성립한다.
따라서 ν를 측정할 때에는 먼저 코르크로 배출구를 막은 후 액체를 채우고, 다음에 마개를 연다. 이 순간부터 용기 속에 일정한 양(60cc)의 액체가 흘러내릴 때까지의 시간(t)을 측정하면 위의 식에서 ν를 계산 할 수 있다.
- 표면장력계의 원리 -
표면장력을 측정하기 위한 방법은 여러방법등이 있지만 주로 Du Nouy 법과 Wilhelmy 법이 많이 사용
되고 있다. 그밖에도 모세관 오름현상을 이용하여 측정하는 방법과 jolly 용수철을 이용해서 측정하
는 방법등이 있다. 여기서는 흔히 쓰이는 두가지에 대해서 알아보도록 하자.
1.Du Nouy 법
(1) 측정원리
저울대 끝에 아주 작은 질량체를 달고 저울대가 수평이 되도록 눈금판을

키워드

점도계,   모세관,   점도,   점도측정,   점도게의 원리,   모세관 점도계,   saybolt 점도계,   낙구 점도계