[기계공학실험] 진공펌프실험

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레포트 > 공학계열
2009.05.25
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소개글

[기계공학실험] 진공펌프실험에 대한 자료입니다.

1. 진공의 정의

2. 진공펌프

3. 펌프의 성능 계산

4. 실험장치와 방법

5. 결과데이터

6. 결과그래프

7. 토의 및 결론

본문내용

1. 진공의 정의

- 진공(Vacuum)의 어원은 비어있음(empty)을 의미하는 그리스어로부터 유래한다. 실제로는 공기 중에 노출되어 있는 진공용기가 사용되므로 몇 가지의 진공장치에 의해 공기가 제거 됨 으로써 진공상태를 얻게 된다. 따라서 진공용기로부터 제거되는 공기 양에 따라 진공의 정도가 결정된다. 기체의 표준상태는 온도 0℃, 압력 101325(1 기압 = 760)의 상태를 말하며 진공(Vacuum)은 통상 대기의 상태보다 낮은 압력의 기체로 채워진 공간내의 상태이며 진공도에 따라 저 진공(압력100 이상인 진공), 중진공(압력 100~0.1인 진공), 고진공(압력 0.1~인 진공), 초고진공(압력~), 극 고진공(이하인 진공) 으로 구분 된다. 저 진공은 기체 상태의 분자 수량이 진공용기 내부 표면에 부착되어 있는 분자 수량보다 많은 상태이다. Food process(음식 건조, freeze drying : 커피 등의 향은 그대로 두고 수분만 제거하는 방법), 증류(distillation), 박막 증착(sputtering, LPCVD : low pressure chemical vapor deposition), 플라즈마 공정, 네온사인 등이 이 영역의 진공대에서 운용되고 있다. 고진공에서는 기체의 평균자유행로가 진공용기의 크기보다 긴 상태이기 때문에 분자간의 충돌보다는 진공용기 내벽과의 충돌이 많다. 진공관 제작, CRT(cathode ray tube), 이온주입(ion implantation), 증착(evaporation), 전자현미경 등이 이 영역의 진공대에서 운용되고 있다. 초고진공내의 분자밀도는 상당히 떨어진 상태로 분자가 진공용기 내부 표면에 단일층(monolayer)을 형성하는 시간이 충분히 오래 걸려 여러 가지 표면에 관한 실험을 할 수 있는 상황이 된다. 우주관련 연구, 물질연구, 표면분석, 가속기, 핵융합 연구가 초고진공을 필요로 하고 있다. 저자에 따라서는 저진공과 고진공 사이에 중진공(medium vacuum)을 그리고 초고진공 다음에 극고진공(extremely high vacuum, EHV)을 두는 경우도 있는데 큰 의미는 없다. 진공영역의 분류가 log 스케일임을 알 수 있는데 이는 분자운동이나 깨끗한 정도 등이 기준이 되었기 때문이다. 저진공의 10-3 Torr 영역이면 이미 기체가 99.99% 이상 빠져나간 상태이기 때문에 압력[힘÷면적]의 견지에서 본다면 0이나 다름없다.

2. 진공펌프

◎ 진공펌프의 기능 : 밀폐된 용기에 있는 공기분자를 펌프를 통해 배기시킨다. 즉 용기내의 기체밀도를 감소시키는 것이 펌프의 목적이고 기체밀도가 작으면 작을수록 좋은 진공이라 할 수 있겠다.

◎ 진공펌프의 종류 : 각기 다른 진공 영역에 따라 진공을 발생시키는 진공펌프의 종류가 다르게 된다. 진공펌프의 종류를 좀 더 상세히 도식적으로 구분해 보면 아래와 같다.

1. 오일회전펌프(Rotary Vane, Oil sealed mechinical pump) - 로터가 회전하면서 얇은 오일막이 형성되어 진공을 유지시킨다. 러핑 펌프 중 진공도가 비교적 높은 편이다. 분진이나 이물질이 유입될 경우 쉽게 고장 난다.

2. 드라이 진공펌프(Dry Vacuum pump) - 실린더 안의 피스톤이 왕복운동을 하여 진공을 발생시킨다. 오일이 전혀 필요하지 않으므로 청정이 요구되는 환경에 적합하다. 일반적으로 진공 펌프 중에서 진공도가 낮은 편에 속하나 블로워 보다는 진공도가 높다.

3. 블로워(Blower) - 흡입유량이 많으나 진공도는 높지 않다. 선풍기나 환풍기처럼 팬이 회전하여 기체를 흡입하여 배출한다.

4. 수봉식 진공펌프 - 진공펌프 내부로 물이 흡입되어 수막이 형성되고 진공을 유지한다. 물의 온도가 올라갈 경우 효율이 좋지 못하기 때문에 물을 계속 냉각, 순환시키거나 지하수를 사용한다. 겨울철 사용하지 않을 경우 동파의 위험이 있다.

5. 피스톤 회전펌프(Rotary Piston Nechical pump) - 펌프내부에 한쪽으로 치우친 캠이 회전하여 유입된 공기를 외부로 밀어낸다. 진공용기는 오일로 채워져 있으며 작동시 오일안개

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