Some physical properties of rapeseed were measured at five moisture levels of 10.03, 14.91, 20.07, 25.06 and 30.12% (w.b.), which include frictional properties (coefficient of static friction, emptying and filling angle of repose) and aerodynamic properties (terminal velocity and drag coefficient). ...
Some physical properties of rapeseed were measured at five moisture levels of 10.03, 14.91, 20.07, 25.06 and 30.12% (w.b.), which include frictional properties (coefficient of static friction, emptying and filling angle of repose) and aerodynamic properties (terminal velocity and drag coefficient). The physical properties of rapeseed were evaluated as a function of seed moisture content. In the moisture content range, the coefficients of static friction, emptying and filling angle of repose increased linearly with increase of moisture content. The maximum values of coefficients of static friction were on the acrylic surface, varied from 0.34 to 0.43; the next is on the galvanized steel, varied from 0.30 to 0.38; and the minimum were on stainless steel surface, varied from 0.27 to 0.35. Emptying and filling angle of repose varied from 26.12 to 29.62 and 23.83 to 27.05 degrees, respectively. Terminal velocity increased linearly from 3.47 to 3.91 m/s with increase of moisture content. Drag coefficient varied from 1.84 to 1.64 as the moisture content increased. The relationship between drag coefficient and moisture content were expressed by non-linear equation.
Some physical properties of rapeseed were measured at five moisture levels of 10.03, 14.91, 20.07, 25.06 and 30.12% (w.b.), which include frictional properties (coefficient of static friction, emptying and filling angle of repose) and aerodynamic properties (terminal velocity and drag coefficient). The physical properties of rapeseed were evaluated as a function of seed moisture content. In the moisture content range, the coefficients of static friction, emptying and filling angle of repose increased linearly with increase of moisture content. The maximum values of coefficients of static friction were on the acrylic surface, varied from 0.34 to 0.43; the next is on the galvanized steel, varied from 0.30 to 0.38; and the minimum were on stainless steel surface, varied from 0.27 to 0.35. Emptying and filling angle of repose varied from 26.12 to 29.62 and 23.83 to 27.05 degrees, respectively. Terminal velocity increased linearly from 3.47 to 3.91 m/s with increase of moisture content. Drag coefficient varied from 1.84 to 1.64 as the moisture content increased. The relationship between drag coefficient and moisture content were expressed by non-linear equation.
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문제 정의
본 연구는 국내에서 생산된 유채종자의 마찰 특성인 정지마찰계수와 안식각, 공기 역학적 특성인 종말속도 및 항력계수 등 물리적 특성에 관련된 기초 자료를 제공하고자 연구를 수행하였다.
본 연구의 목적은 국내에서 생산된 유채종자의 마찰 특성인 정지마찰계수와 안식각, 공기 역학적 특성인 종말속도 및 항력계수 등에 관련된 기초연구를 수행하여 건조, 저장, 이송 관련 기계화 기술에 필요한 정보를 제공하는데 있다.
제안 방법
5수준으로 구분된 시료는 지퍼 백을 2중으로 포장하여 시료 내부의 함수율 평형과 외부와의 수분이동이 없도록 하여 4℃ 저온저장고에서 1주일간 보관(Sedat et al., 2(X)5)한 후 실험 전 상온에 24시간 동안 노출시켜 외기와 평형(ASAE standards, 2004)을 이루도록 하여 실험을 진행하였다
VS motor와 댐퍼로 송풍량을 조절 하였으며, 수직 풍동 내각 지점에서의 풍속이 일정하도록 정류격자를 제작, 설치하였으며, 직경 10.0 cm의 아크릴 수직관 풍동 내에 스테인레스 망을 상, 하 2개 설치하였고, 수직 풍동의 높이를 최대 120.5 cm까지 조절할 수 있도록 직관부를 여러 개로 나누어 제작하였다. 또한, 송풍기(centrifiigal type, 2.
2 kW, 90 m2 3/ min)의 송풍량을 정밀하게 제어하기 위하여 흡입 댐퍼와 VS motor를 설치하였다. 동압을 측정하여 풍속으로 환산하였으며, 동압 측정을 위하여 pitot tube와 고성능 디지털 마노미터 (2655, Yokogawa, Japan)를 이용하였다.
5 cm까지 조절할 수 있도록 직관부를 여러 개로 나누어 제작하였다. 또한, 송풍기(centrifiigal type, 2.2 kW, 90 m2 3/ min)의 송풍량을 정밀하게 제어하기 위하여 흡입 댐퍼와 VS motor를 설치하였다. 동압을 측정하여 풍속으로 환산하였으며, 동압 측정을 위하여 pitot tube와 고성능 디지털 마노미터 (2655, Yokogawa, Japan)를 이용하였다.
물리적 특성을 구명하기 위해 유채 종자는 자연건조 방법을 통하여 함수율 10.03, 14.91, 20.07, 25.06, 30.12%(w.b.) 등 5 수준의 시료로 구분하였다. 함수율 측정은 130℃-4 h-10 g 오븐법(ASAE standards, 2004)을 이용하여 측정하였다.
이때 상단에서 나타난 깔때기 모양의 경사면과 수평면이 이루는 각도를 비움안식각으로 측정하고, 하단에 나타난 산 모양의 경사면과 수평면이 이루는 각도를 채움 안식각으로 측정하였다. 비움 및 채움 안식각의 측정은 함수율별로 5회 반복하여 측정하였다.
직육면체 형태로 구성된 실험장치의 크기는 700x400x900 mm로 내부를 쉽게 관찰할 수 있도록 옆면을 투명하게 제작하였다. 실험 장치는 상단과 하단으로 구성하여 상단에서는 비움 안식각(emptying angle of repose)을 즉정하고, 하단에서는 채움 안식긱(filling angle of repose)을 즉정할 수 있도록 하였다.
유채가 하단으로 자유낙하 되면서 상단에는 깔때기 모양으로 비워지고 하단에는 산 모양으로 유채가 쌓이게 된다. 이때 상단에서 나타난 깔때기 모양의 경사면과 수평면이 이루는 각도를 비움안식각으로 측정하고, 하단에 나타난 산 모양의 경사면과 수평면이 이루는 각도를 채움 안식각으로 측정하였다. 비움 및 채움 안식각의 측정은 함수율별로 5회 반복하여 측정하였다.
정지마찰계수는 갈바늄 강판, 스테인레스 강판 및 아크릴판 등 3종의 평판을 대상으로 5수준의 함수율별로 측정하였다. 평판별 정지마찰계수는 표 1에 나타내었다.
정지마찰계수는 그림 1과 같은 장치를 이용하여 측정하였다 측정 평판이 수평면과 0〜70º 범위로 조절 가능한 레버가 설치된 장치에 갈바늄 강판, 스테인레스 강판 및 아크릴판 등 3종의 평판을 대상으로 함수율별로 측정하였다.
정지마찰계수의 측정은 300x250x20 mm 크기의 시료 용기에 시료를 채우고 경사 조절 레버를 손으로 천천히 돌리면서 유채가 평판위에서 미끄러지는 순간 수평면과 이루는 각도를 측정하여 얻은 마찰각을 이용하여 정지마찰계수를 산출하였다.
제작된 풍동의 성능평가는 한국공업규격(KS B : 송풍기 실험방법)에준하여 실시하였는데 VS motor에 공급되는 전류를 조절하면서 12수준의 풍속 범위에서 각 20개 지점의 동압을 pitot tube와 고성능 디지털 마노미터로 측정하여 수직 관내의 각 지점에서의 유속분포와 조절 가능한 풍속 범위를 측정하였다.
측정은 상단에 유채를 채우고 상단과 하단 사이에 있는 슬라이드 게이트를 열어 유채를 자유낙하 시킨다. 유채가 하단으로 자유낙하 되면서 상단에는 깔때기 모양으로 비워지고 하단에는 산 모양으로 유채가 쌓이게 된다.
측정은 함수율별로 5회 반복하여 측정하였으며, 반복 측정할 때마다 새로운 시료를 이용하여 측정하였다. 정지마찰계수(μs)는 식 ⑴을 이용하여 계산하였다.
대상 데이터
공시재료는 2007년 6월 전라남도 영광지역에서 수확한 선망(Brassica napus L.) 품종의 유채 종자로 초기 함수율은 3L3%(w.b.) 였 다
측정하였다. 직육면체 형태로 구성된 실험장치의 크기는 700x400x900 mm로 내부를 쉽게 관찰할 수 있도록 옆면을 투명하게 제작하였다. 실험 장치는 상단과 하단으로 구성하여 상단에서는 비움 안식각(emptying angle of repose)을 즉정하고, 하단에서는 채움 안식긱(filling angle of repose)을 즉정할 수 있도록 하였다.
데이터처리
종말속도 측정 시 외기온도는 18℃이었으며, 함수율별 5회 반복하여 측정하고 그 평균값을 이용하였다.
이론/모형
측정하였다. 종말속도측정 시스템은 수직 직관을 이용하였으며, 한국공업규격(KS B : 송풍기 실험방법)에 근거하여 풍동을 설계 제작하였다.
) 등 5 수준의 시료로 구분하였다. 함수율 측정은 130℃-4 h-10 g 오븐법(ASAE standards, 2004)을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
(1) 정지마찰계수는 측정된 평판 중 아크릴판에서 0.34〜 0.43으로 최대값을 나타내었으며, 갈바늄 강판은 0.30〜 0.38, 스테인레스 강판은 0.27-0.35 순으로 나타났다
(2) 함수율과 마찰각 및 정지마찰계수는 선형적인 관계를 갖는 것으로 나타났으며, 함수율과 마찰각 및 정지마찰계수와의 관계를 회귀방정식을 이용하여 나타내었다.
(3) 안식각은 함수율이 증가함에 따라 비움 안식각은 26.12~ 29.62º로, 채움 안식각도 23.83~27.05°로 모두 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다.
(4) 동일한 함수율인 경우 비움 안식각이 채움 안식각보다 큰 것으로 나타났으며, 비움 및 채움 안식각과 함수율과의 관계를 회귀방정식을 이용하여 나타내었다.
(5) 종말속도는 함수율이 증가함에 따라 3.47-3.91 m/sS. 선형적으로 증가히는 것으로 나타났다.
(6) 항력계수는 함수율이 증가함에 따라 1.84-1.64로 비선형적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 종말속도 및 항력계수와 함수율과의 관계를 회귀방정식을 이용하여 나타내었다.
정지마찰계수는 측정된 평판 중 아크릴판에서 0.34~0.43으로 초]대값을 나타내었으며, 갈바늄 강판은 0.30~0.38, 스테인레스 강판은 0.27〜0.35 순으로 나타났다.
함수율이 증가함에 따라 비움 안식각은 26.12〜29.62º로 채움 안식각도 23.83~27.05º로 모두 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 동일한 함수율인 경우 비움 안식각이 채움 안식각보다 큰 것으로 나타났으며, 각 함수율별 안식각 측정 결과는 표 2와 같다
함수율이 증가함에 따라 종말속도는 3.47-3.91 m/s로 선형적으로 증가하는 것으로 나타났으나, 항력계수는 1.84-1.64 로 비선형적으로 감소하는 것으로 나타났다. 그림 6은 함수율과 종말속도와의 관계를 그래프로 나타낸 것이다.
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