Korean Journal of Rheology, Vol.7, No.3, 181-191, December, 1995
점탄성 유체의 정압 열팽창 계수, 밀도 및 전단속도 0에서의 점도에 대한 실험 연구
Experimental Study on the Isobaric Thermal Expansion Coefficient Density and Zero-shear-rate Viscosity of Viscoelastic Fluid
초록
점탄성유체의 물성치들 중 정압열팽창계수 및 밀도는 자연대류 열전달 연구에, 전단속도 0에서의 점도는 점탄성유체에 대한 모델들 사용시 필요하다. 본 연구에서는 점탄성유체이며 마찰 감소 첨가제, 유전자 분리용액등으로 사용하는 Separan AP-273용액의 정압열팽창계수, 밀도 및 전단속도 0에서의 점도에 대한 농도 및 온도의 영향을 조사하였다. 작동유체의 물성치들은 10∼60℃의 온도범위와 100∼20,000 wppm의 농도범위에서 측정되었다. 작동유체의 물성치들에 미치는 열주기와 노화의 영향을 조사하기 위해서 정압열팽창계수와 전단속도 0에서의 점도를 교대로 두번씩 측정했다. 정압열팽창계수 및 밀도를 측정하는 장치의 측정 정밀도는 증류수에 대한 측정치와 문헌에 나타난 자료를 비교하여 얻었고 이는 ±0.2%이내였다. Separan AP-273 용액의 정압열팽창계수 및 밀도는 증류수의 값들과 측정온도 및 농도범위내에서 일치하였으므로 장치의 측정정밀도인 ±0.2%이내에서 증류수의 값들로 대체될 수 있다. 작동유체의 정압열팽창계수와 밀도는 열주기와 노화의 영향을 받지 않았다. 낙하식 점도계를 사용해 측정한 겉보기점도 값들을 나타내는 flow curve에서 전단속도가 0이 되는 방향으로 겉보기점도를 외삽시켜 Separan AP-273용액에 대한 전단속도 0에서의 점도를 얻었다. 정압열팽창계수 측정 전후에 측정한 작동유체에 대한 전단속도 0에서의 점도는 열주기와 노화로 인해 퇴화되었다.
The isobaric thermal expansion coefficient and density are needed for the study of free convection heat transfer and the zero-shear-rate viscosity is needed for utilizing the viscoelastic models among the properties of viscoelastic fluid. The present study investigated the effects of concentration and temperature on the isobaric thermal expansion coefficient, density and zero-shear-rate viscosity of Separan AP-273 solution which is a viscoelastic fluid as a drag-reduction additive, a separation fluid for DNA molecule etc. The properties of working fluid were measured within the range of temperature from 10 to 60 ℃ and concentration from 100 to 20,000 wppm. The isobaric thermal expansion coefficients and the zero-shear-rate viscosities were measured twice in turn to investigate the effects of the thermal cycling and aging on the properties of working fluid. The measuring accuracy of the experimental apparatus measuring the isobaric thermal expansion coefficient and density was obtained by comparing the measured values with the data in the literature for distilled water and it was within ±2%. The isobaric thermal expansion coefficient and density of Separan AP-273 solution can be replaced with the values of distilled water with the accuracy of the apparatus of ±2% since they were agreed with the values of distilled water within experimental temperature and concentration ranges. The isobaric thermal expansion coefficient and density of working fluid were not affected by thermal cycling and aging.
Keywords:Isobaric thermal expansion coefficient;density;zero-shear-rate viscosity;Separan AP-273 solution;temperature;concentration
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