This paper is a continuation of our previous $paper,^1$ and deals with Eq.(1) (see the text), which was theoretically derived in the $paper,^1$$ [{\eta}]^f\; and\; [{\eta}]^0$ is the intrinsic viscosity at stress f and f = O, respectively. Equation (1) predicts how $[{{\eta}}]^f / [{\eta}]^0$ changes with stress f, relaxation time ${\beta}_2$ of flow unit 2 and a constant $c_2$ related with the elasticity of molecular spring of flow unit 2. In this paper, Eq.(1) is applied to a biopolymer, e.g., poly (${\gamma}$-benzyl L-glutamate), and nonbiopolymers, e.g., polyisobutylene, polystyrene, polydimethylsiloxane and cellulose triacetate. It was found that the $c_2$ factor is zero for non-biopolymers while $c_2{\neq}0$ for biopolymers as found $previously.^1$ Because of the non-Newtonian nature of the solutions, the ratio $[{{\eta}}]^f / [{\eta}]^0$ drops from its unity with increasing f. We found that the smaller the ${\beta}_2,$ the larger the $f_c$ at which the viscosity ratio drops from the unity, vice versa.
여러 조성의 2-프로판올-물 혼합용액중의 anilinium chloride 용액의 상대점도를 $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ 및 $40^{\circ}$에서 각각 측정하고, Jones-Dole식, ${\eta}{\tau}=1+AC^{1/2}+BC$에서 결정되는 점도 A- 및 B- 계수와, 절대반응속도 이론으로 구해지는 점성흐름의 활성화 에너지로 부터, 용매구조에 미치는 용질의 효과를 논의하였다. 2-프로판올의 몰분율이 $0.10{\sim}0.15$인 조성에서 점도 A- 및 B- 계수가 최소인 현상은 이 조성에서 물의 구조가 가장 강화되기 때문인 것으로 해석하였다. 또 anilinium chloride는 물에 대한 structure-maker 또는 structure-breaker의 입장에서 borderline case에 속한다고 결론지을 수 있었다.
The thermophysical properties of Non-Newtonian fluid as the function of the temperature and the concentration are needed in many rheological heat transfer and fluid mechanics problems. The present work investigated the effects of the concentration and the temperature on the thermophysical properties of purely-viscous Non-Newtonian fluids such as the isobaric thermal expansion coefficient, density, zero-shear-rate viscosity, and zero-shear-rate dynamic viscosity within the experimental temperature range from $25^{\circ}C$ to $55^{\circ}C$. The densities of the test fluids were determined as the function of the temperature by utilizing a reference density and the least square equation for the measured isobaric thermal expansion coefficient. As the concentration of purely-viscous Non-Newtonian fluid was increased up to 10,000 wppm, the densities were proportionally increased up to 0.4%. The zero-shear-rate viscosities of test fluids were measured before and after the measurements of the first thermal expansion coefficients and the densities of Non-Newtonian fluid. Even though they were changed up to approximately 22% due to thermal aging and cycling, they had no effects on the thermal expansion coefficients and the densities of Non-Newtonian fluid. The zero-shear-rate dynamic viscosities for purely-viscous Non-Newtonian fluids were compared with the values for distilled water. They showed the similar trend with the zero-shear-rate viscosities due to small differences in the densities for both distilled water and purely-viscous Non-Newtonian fluid.
쇄파대(碎波帶)에서 undertow에 관한 해석적(解釋的) 모형(模型)을 제시(提示)하였다. 유도(誘導)된 기초방정식(基礎方程式)의 각 항(項)은 크기 비교(比較)로 평가(評價)되었으며, 이에 따라 난류법선응력(亂流法線應力)와 streaming velocity 항(項)이 무시(無視)될 수 있었다. undertow의 기동력(起動力)이 되는 파종성분(波動成分)의 각 항(項)은 Chebyshev 4차(次) 다항식(多項式)으로 근사(近似)한 파형(波形)으로 산정(算定)하였다. 그리고 과동점성계수(過動點性係數)의 연직분포(鉛直分布)를 3가지 형태(形熊)의 함수(凾數)로 가정(假定)하였으며, 과동점성계수(過動點性係數)의 상수(常數)는 새로운 경계조건(境界條件)을 도입(導入)하여 결정(決定)하였다. 그 결과(結果), undertow의 해(解)를 구하는데 필요한 인력(入力) 매개변수(媒介變數)가 간단화(簡單化) 되었다. 여러가지 수리실험자료(水理實驗資料)와 본(本) 모형(模型)의 해(解)를 비교(比較)한 결과(結果), 저면경사(底面傾斜)가 완만(緩慢)할수록 그리고 과동점성계수(過動點性係數)의 연직분포(鉛直分布)를 선형함수(線形凾數)로 가정(假定)하였을 때 좋은 결과(結果)를 나타내었다.
전보$^{(1)}$에 이어서 옥수수전분과 찰옥수수전분을 사용하여 중간 수분계의 수분함량으로 반죽을 제조하고 수분함량과 가열온도, 가열시간에 따른 전분 반죽의 물성 변화와 호화양상을 밝혀보고자 하였다. 이를 위하여 옥수수전분과 찰옥수수전분 반죽에 대해 수분함량과 가열 온도별로 점도와 호화도를 측정하고 점도에 미치는 영향을 Arrhenius 식으로 조사하였다. 반죽의 점도에 미치는 가열온도의 영향은 옥수수전분의 경우 수분함량이 증가할 때 $44{\sim}48%$% 사이에서 $E_a$의 값이 (-)에서 (+)로 바뀌고, 가열온도가 호화온도 이상으로 증가할 때 반죽의 점도가 증가하는 것으로 나타났다. 찰옥수수전분의 경우 수분함량이 40%와 44% 사이에서 $E_a$의 값이 (-)에서 (+)로 전환되어서 옥수수전분보다 4% 정도 낮은 수분함량에서도 가열온도가 전분호화온도 이상이면 반죽의 점도가 증가하는 것으로 나타났다.
Zhang, Xiaoqian;Wang, Qifei;Li, Chengwu;Sun, Xiaoqi;Yan, Zheng;Nie, Yao
Geomechanics and Engineering
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제19권1호
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pp.11-20
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2019
The use of electrokinetic dissipation method to study the fluid flow law in micro-pores is of great significance to reservoir rock microfluidics. In this paper, the micro-capillary theory was combined with the coupling model of the seepage field and the current field under the excitation of the harmonic signal, and the coupling theory of the electrokinetic effect under the first-order approximation condition was derived. The dissipation equation of electrokinetic dissipation and viscous resistance dissipation and its solution were established by using Green's function method. The physical and mathematical models for the electrokinetic dissipation of reservoir rocks were constructed. The microscopic mechanism of the electrokinetic dissipation of reservoir rock were theoretically clarified. The influencing factors of the electrokinetic dissipation frequency of the reservoir rock were analyzed quantitatively. The results show that the electrokinetic effect transforms the fluid flow profile in the pores of the reservoir from parabolic to wavy; under low-frequency conditions, the apparent viscosity coefficient is greater that one and is basically unchanged. The apparent viscosity coefficient gradually approaches 1 as the frequency increases further. The viscous resistance dissipation is two orders of magnitude higher than the electrokinetic effect dissipation. When the concentration of the electrolyte exceeds 0.1mol/L, the electrokinetic dissipation can be neglected, while for the electrolyte solution (<$10^{-2}M$) in low concentration, the electrokinetic dissipation is very significant and cannot be ignored.
대체감미료로 사용되고 있는 당유도체들 fructo-oligo당, HMS, sorbitol 및 maltitol의 유동특성과 식품기능성을 설탕과 비교하였다. 시험된 모든 당유도체 용액은 농도범위 10%에서 원액에 이르기까지 뉴우턴성 유체특성을 나타내었으며 HMS의 점도가 가장 높고 fructo-oligo 당, maltitol, 설탕, sorbitol, 포도당 순으로 점도가 낮아졌다. 용액의 점도가 평균분자량과 직선적 상관관계 (r=0.8038)를 보였다. 농도증가에 따라 점도는 지수적 증가추세를 나타내었으며 농도의존성지수는 당알콜류가 HMS나 fructo-oligo 당 보다 낮았다. 온도증가에 따라 당용액의 점도는 지수적 감소경향을 보여 Arrhenius식을 따랐으며 유동활성화에너지는 sorbitol과 HMS가 설탕보다 큰 반면 fructo-oligo 당과 maltitol은 설탕보다 작았다. Fructo-oligo 당을 사과잼에 설탕 대용으로 사용하였을 경우에는 조직감에 영향을 미치지 않았으나 팥양갱에서는 견고성, 부착성, 탄력성, 응집성을 모두 크게 저하시켰다. HMS는 사과잼과 팥양갱에 설탕 대용으로 전량 대체할 경우 큰 조직감 변화를 가져오지 않으나 설탕과 50%씩 혼용할 경우 견고성이 크게 저하되었다. 반면 당알콜류를 설탕대용으로 잼이나 양갱에 사용할 경우 견고성, 부착성, 탄력성을 저하시켰다. Fructo-oligo 당과 HMS를 설탕에 첨가할 경우 캔디의 고화속도에 큰 변화가 없으나 sorbitol은 고화속도를 크게 저하시켰다.
옥수수전분과 찰옥수수전분을 사용하여 중간 수분계의 수분함량으로 반죽을 제조하고 수분함량과 가열온도, 가열시간에 따른 전분 반죽의 물성 변화와 호화양상을 밝혀보고자 하였다. 이를 위하여 먼저 전분반죽과 같은 반고체(semi-solid) 물질의 물성을 측정할 수 있는 Extrusion Capillary Viscometer(ECV)를 자체 제작하였다. ECV를 사용하여 수분함량 $36{\sim}52%$ 범위로 제조된 옥수수전분과 찰옥수수전분 반죽의 물성측정 시 반죽의 열전달 특성은 가열온도 $60{\sim}100^{\circ}C$ 범위에서 수분함량이 36%에서 52%로 증가할수록 반죽의 중심온도가 원하는 가열온도에 도달하는데 걸리는 시간이 220초에서 140초로 크게 단축되었다. 가열 후 ECV로 물성을 측정한 결과, 수분함량과 가열온도의 모든 범위에서 반죽은 의가소성 유체의 흐름 특성을 나타내었다. 동일한 전단속도에서는 반죽 수분함량이 증가할수록 전단응력과 전단점도가 전체적으로 감소하여 수분함량 증가에 따른 반죽의 유동성(flowability) 증가 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 그러나 44% 이상의 동일 수분함량 내에서는 $80^{\circ}C$ 이상의 가열온도부터는 동일한 전단속도에서 $80^{\circ}C$ 이하로 가열한 반죽에 비해 전단응력과 전단점도가 증가하는 경향을 보여 주었다. 반죽의 점도에 미치는 수분함량의 영향은 수분함량이 증가할수록 반죽의 유동성의 크기가 증가하여 전체적으로 전단응력이나 점도가 감소하는 것으로 나타나지만, 가열온도가 호화온도 이상인 $80^{\circ}C$부터는 전분호화에 의한 점도 증가에 의하여 수분함량에 따른 농도 의존성지수(B)값이 크게 감소하고 $60^{\circ}C$나 $70^{\circ}C$ 가열온도보다도 수분함량의 영향이 적게 미치는 것으로 나타났다.
This paper focuses on the thermal deformation induced preload change in the tilting pad journal bearing, using a three-dimensional (3D) thermo-hydro-dynamic (THD) approach. Preload is considered as a critical factor in designing the tilting pad journal bearing. The initial preload measured under nil external load and nil thermal gradient is influenced by two factors, namely, the thermal deformation and elastic deformation. Thermal deformation is due to a temperature distribution in the bearing pads, whereas the elastic deformation is due to fluid forces acting on the pads. This study focuses on the changes induced in preload and film clearance due to thermal deformation. The generalized Reynolds equation is used to evaluate the force of the fluid and the 3D energy equation is used to calculate the temperature of the lubricant. The abovementioned equations are combined by establishing a relationship between viscosity and temperature. The heat transfer within the bearing pads, the lubricant, and the spinning journal is calculated using the heat flux boundary condition. The 3D Finite Element Method (FEM) is used in modeling the (1) heat conduction in the spinning journal and bearing pads, (2) thermal gradient induced thermal distortion of the spinning journal and pads, and (3) viscous shearing, and heat conduction and convection in a thin film. This evaluation method has an increased fidelity, and it can prove to be a cost-effective tool that can be used by designers to predict the dynamic behavior of a bearing.
본 연구에서는 단일절리에서 2상유체 동시거동을 해석하기 위해서 2차원 유한차분 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형은 압력에 따른 점성의 변화가 포화도에 따른 상대투과계수의 변화를 절리간극의 크기별로 고려할 수 있다. 수치기법으로는 IMPES해법을 적용하여 물과 가스의 압력변화량과 포화도를 차례로 구하였다. 개발된 수치 모형에 이용할 상대투과계수의 특성식 도출을 위해서 일곱가지 경우의 평판모형실험을 실시하였다. 실험으로부터 도출된 상대투과계수 특성곡선은 기존의 경험식으로는 표현되기 어려웠으며, 따라서 새로운 경험식으로 로지스틱 방정식을 제시하였다. 이 방정식은 간극의 크기가 포함된 매개변수를 사용하였기 때문에 임의의 절리 간극크기의 적용이 가능한 형태이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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