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테프론

기기류2016.10.17 11:11

세상을 바꾼 발명과 혁신

테플론

원자탄, 프라이팬, 고어텍스의 공통분모

목차

  • 새로운 냉매 물질을 찾아서
  • 창고로 보내진 신기한 물질
  • 군사기밀이 된 테플론
  • "절대 달라붙지 않습니다."
  • 원자탄, 프라이팬, 고어텍스를 만드는 데 공통적으로 사용된 것은 무엇일까? ··· 이 문제에 대한 답은 테플론(Teflon)이다. 테플론은 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)이란 고분자물질의 상표명에 해당한다. 탄소 사슬이 불소 원자들로 둘러싸여 있는 테플론은 매우 독특한 특성을 가지고 있다. 테플론은 거의 모든 화학물질에 반응하지 않을 정도로 안정성이 뛰어나며, 매우 낮은 온도에서도 유동성을 잃지 않는다.

    테플론의 구조

    테플론의 모형

    새로운 냉매 물질을 찾아서

    테플론을 처음 발명한 사람은 미국의 화학자인 로이 플렁킷(Roy J. Plunkett, 1910~1994)이다. 플렁킷은 1936년에 오하이오 주립대학에서 화학 박사학위를 받은 후 굴지의 화학업체인 뒤퐁에 입사했다. 그는 뉴저지 주의 잭슨 연구소에서 냉매 물질을 탐색하는 연구를 수행했다. 당시에 뒤퐁은 제너럴모터스가 특허권을 가진 프레온 가스를 생산하고 있었는데, 이와는 별도로 새로운 냉매 물질을 찾아내기 위한 연구를 추진하고 있었다.

       

    플렁킷은 테트라플루오르에틸렌(tetrafluoroethylene, TFE)과 염산을 반응시키면 답이 나올 것으로 생각했다. 뒤퐁은 플렁킷의 실험 계획을 승인했고, 값비싼 재료인 TFE를 50킬로그램이나 제공했다. 플렁킷은 TFE 가스를 1킬로그램씩 나누어 금속 실린더에 채워 넣고 상자에 담은 뒤 영하 80도의 냉장고에 보관했다. 그리고 TFE와 염산의 비율을 달리하면서 새로운 냉매 물질을 찾는 일련의 실험을 실시했다.

       

    그러던 중 1938년 4월 6일에 예기치 못한 일이 발생했다. 플렁킷은 이틀 전에 보관해 둔 TFE 실린더 하나를 조심스럽게 꺼내 실험실로 가져왔다. 조수인 잭 리복(Jack Rebok)이 실린더의 밸브에 가느다란 배출관을 연결한 후 밸브를 열었다. 그런데 밸브를 열었는데도 아무런 소리가 나지 않는 것이 아닌가? 가스 실린더의 밸브를 열면 특유의 '피식'하는 소리가 나야 정상이었던 것이다. 도대체 뭐가 잘못된 것일까?

    창고로 보내진 신기한 물질

    처음에 플렁킷은 밸브가 막혔을 가능성을 생각했다. 그러나 작은 금속 조각으로 밸브를 뚫어보아도 여전히 소리는 나지 않았다. 이어 플렁킷은 혹시나 하는 마음에서 다른 실린더들도 차례차례 확인해 보았다. 그러나 어떤 실린더에서도 가스가 새는 소리는 나지 않았다. 이번에는 실린더마다 무게를 재어보았다. 그랬더니 모든 경우에 실린더 자체의 무게와 이틀 전에 주입한 가스의 무게를 더한 만큼의 값을 정확히 나타냈다.

       

    이제 실린더가 샜을 것이라는 가설은 오류로 판명되었다. 상황을 설명할 수 있는 방법은 하나밖에 없었다. 가스는 여전히 실린더 안에 들어 있지만, 상태에 변화가 생긴 것으로 해석하는 방법이었다. 그래서 플렁킷은 실린더 하나를 톱으로 자르는 모험을 감행했다. 그랬더니 실린더 안에는 하얀 밀랍 같은 물질이 달라붙어 있었다.

       

    이로써 플렁킷은 기체 상태의 TFE가 중합 반응을 일으켜 고체 상태의 PTFE로 변환된다는 점을 알아냈다. 기체 상태의 TFE가 지나치게 오랫동안 사슬 형태로 보존되는 사이에 중합 반응이 일어났던 것이다. 플렁킷은 TFE의 중합 반응이 일어나는 적절한 압력과 온도를 확인한 후 PTFE가 어떤 특성을 가지고 있는지를 분석했다. 그 결과 PTFE가 매우 신기한 특성을 지녔다는 점을 확인했지만, 그것을 어디에 사용해야 할지는 알 수 없었다. 결국 PTFE는 뒤퐁의 창고에 보내지는 신세로 전락하고 말았다. 다만 플렁킷이 1941년에 PTFE 제조기술로 특허를 받았을 뿐이었다.

    군사기밀이 된 테플론

    뒤퐁이 등록한 테플론에 대한 상표

    원자탄을 만들기 위해 맨해튼 계획에 참여했던 과학자들은 1943년에 난감한 문제에 봉착했다. 핵분열에 필요한 고농축 우라늄을 생산하기 위해서는 육불화우라늄(UF6)으로 실험을 해야 했는데, 이 물질의 강한 파괴력 때문에 용기나 관이 닿기만 하면 금세 부서지고 말았다. 이에 원자탄 연구자들은 화학업체에게 도움을 청했고, 뒤퐁은 1938년에 발명된 신기한 물질이 회사 창고에 있다는 사실을 상기했다.

       

    뒤퐁은 수차례의 시도 끝에 원자탄 연구에 사용되는 용기나 관의 표면을 PTFE로 처리하는 데 성공했다. 그 후 뒤퐁은 PTFE의 생산을 가속화하여 미 국방부에 납품했다. PTFE 생산은 군사기밀에 붙여졌고, 암호명은 K416이었다. 뒤퐁은 1944년에 PTFE에 '테플론'이란 상표를 붙이고 이를 등록했다. PTFE가 너무 복잡한 이름이어서 마케팅에는 적절하지 않다고 판단했던 것이다. 테플론이란 명칭의 앞부분은 PTFE에서, 뒷부분은 나일론의 어미에서 가져왔다.

    "절대 달라붙지 않습니다."

    제2차 세계대전이 종료되고 1946년에는 테플론의 존재를 공표하는 것이 허용되었다. 그러나 뒤퐁은 테플론의 새로운 수요를 창출하는 데 크게 성공하지 못했다. 뒤퐁은 도료나 절연체와 같은 전문적인 분야에서만 활용 방법을 모색했던 것이다.

       

    테플론이 일반인으로 확산된 데에는 프랑스의 화학자인 마르크 그레구아르(Marc Grégoire)의 공이 컸다. 대단한 낚시꾼이었던 그는 낚싯줄이 엉키는 문제를 해결하는 방법을 모색하던 중에 테플론을 떠올렸다. 그레구아르는 알루미늄판을 염산으로 부식시킨 다음 테플론을 입혀 보았다. 결과는 기대 이상이었다. 알루미늄에 생긴 미세한 흠집들이 테플론을 고정시키는 역할을 했던 것이다.

       

    이번에는 그레구아르의 부인이 나섰다. 요리사가 직업이었던 그녀는 테플론을 알루미늄 프라이팬에 사용하자는 아이디어를 내놓았다. 그레구아르는 일련의 연구 끝에 테플론 막을 입힌 프라이팬으로 1954년에 특허를 받았다. 그는 1956년에 테팔(Tefal)이란 기업을 설립했는데, 테팔은 테플론과 알루미늄의 앞 글자를 딴 것이다.

       

    그레구아르는 "절대 달라붙지 않는 프라이팬 테팔(The Tefal pan: The pan that really doesn't stick)"이란 광고로 소비자들의 관심을 끌었다. 테팔 프라이팬은 1956년 100만 개, 다음 해에는 300만 개가 팔려나갔다. 1960년에는 크리스마스에 맞추어 미국의 메이시스 백화점을 공략했고, 한 달 만에 100만 개가 넘는 주문을 받았다. 1968년에 테팔은 프랑스 최고의 주방용품 회사가 되었으며, 같은 해에 프랑스의 가전제품 회사인 세브가 테팔을 인수했다.

    테플론의 용도는 어디까지

    테플론의 용도는 고어 부자에 의해 더욱 확대되었다. 아버지인 윌버트 고어(Wilbert L. Gore)와 아들인 로버트 고어(Robert W. Gore)가 그들이다. 윌버트는 뒤퐁의 테플론 연구팀에서 일하고 있었는데, 1957년에 뒤퐁은 테플론 팀을 해체하고 말았다. 윌버트는 45세의 나이로 뒤퐁을 떠나 테플론 전선 사업을 벌였고, 여기에는 장남인 로버트도 참여했다. 1960년대에 들어와 전자공학의 시대가 열리면서 고어 부자의 사업은 확대일로에 들어섰다.

       

    1969년에 로버트는 테플론 막대를 가열하면서 양쪽 끝에서 잡아당기는 실험을 했다. 하지만 테플론은 몇 센티미터 늘어난 뒤에 곧바로 깨어져 버렸다. 그 후 로버트는 실험 조건을 달리하여 수십 차례의 실험을 했고, 결국에는 테플론 막대를 최대한 잡아당겨 얇은 피막을 얻는 데 성공했다. 얇은 테플론 피막은 저항력이 매우 강해서 밀폐용 부품으로 쓰기에 적당했다. 고어 부자는 이러한 테플론 피막에 고어텍스(Gore-Tex)라는 이름을 붙였다.

    고어텍스 원단을 전자현미경으로 찍은 사진

    고어 부자는 테플론으로 케이블 리본을 만들 수 있다면 직물도 가능하겠다는 생각에 이르렀다. 로버트는 고어텍스로 텐트를 만든 후 그 속에서 지내면서 일련의 현장실험을 수행했다. 결국 로버트는 비는 막아주지만 땀은 배출할 수 있는 특성을 가진 테플론 피막을 개발하여 1972년에 특허를 받았다. 이제 테플론 피막을 원단에 입혀서 텐트나 겉옷을 만드는 일만 남았다. 1976년에는 고어텍스 텐트, 이듬해에는 고어텍스 우비가 출시되어 날개 돋친 듯이 팔려 나갔다.

       

    테플론이 조리 기구, 전선 절연체, 아웃도어에서만 활약하고 있는 것은 아니다. 매년 수백만 명의 사람들은 테플론을 소재로 한 인공혈관이나 인공관절로 도움을 받고 있다. 테플론은 레이더망에도 포착되지 않는 스텔스 기능을 가지고 있기 때문에 무기개발에도 빠지지 않는다. 또한 테플론은 우주복이나 우주선에도 사용되어 달, 화성, 목성 등지를 다녀온 이력을 가지고 있다. 1981년에 개항된 사우디아라비아의 킹 압둘 아지즈 국제공항의 천장도 테플론으로 코팅되어 있다.

    참고문헌

  • 마리 노엘 샤를(김성희 옮김), 『세상을 바꾼 작은 우연들』 (윌컴퍼니, 2014년).
  • 발명연구단(이미영 옮김), 『위대한 발명, 탄생의 비밀』 (케이앤피북스, 2009년).
  • 마르틴 슈나이더(조원규 옮김), 『테플론, 포스트잇, 비아그라』 (작가정신, 2004년).
  • 이라 플래토우(김철구 옮김), 『인간의 삶을 뒤바꾼 위대한 발명들』 (여강출판사, 2002년).

    출처

    세상을 바꾼 발명과 혁신, 송성수 표제어 전체보기

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NPSH(Net Positive Suction Head)2006-06-23 14:30:57

이름 : Sharp (218.*.242.254) 조회 : 15427

NPSH(Net Positive Suction Head) ?

   

NPSH(유효흡입양정), 펌프 운전시 캐비테이션(Caviation : 공동현상) 발생없이 펌프를 안전하게

운전되고 있는가를 나타내는 척도로 NPSHavailable NPSHrequired 값으로 분류할 수 있다.

또한 NPSH단위는 미터(m) 및 피트(Feet) 길이 단위로 나타낼 수 있다.

   

캐비테이션을 방지하기 위해서는 NPSHa NPSHr x 1.3이 되도록 선정 해야한다.

예를들어 NPSHr값이 7m 이면 NPSHa값은 최소한 9m 이상이 되도록 펌프를 설치해야 한다.

   

수중펌프는 NPSHa값이 충분한 여유가 있고 수중펌프자체가 수중에 잠기어 운전되므로 NPSHr 값은 큰 의미가 없다.

   

1) NPSHavailable : 유효흡입양정 (이하 NPSHa라 명기)

NPSHa는 펌프의 설치조건(수면과 펌프와의 거리), 흡입관경 및 흡입배관의 길이, 이송액체의

온도등, 펌프설치조건 및 배관System에 의하여 결정되는 것이 바로 NPSHa 값이다.

   

* NPSHa를 구하는 방법

   

흡입측이 대기압을 받는경우(760mmHg = 1.0332Kg/ = 10.332mAq)

   

NPSHa = Pa - Hs - Hf - Pv : 펌프수두가 흡수면보다 높을 경우

= Pa + Hs - Hc - Pv : 폄프수두가 흡수면보다 낮을 경우

   

Pa = 대기압 (10.332m)

Hs = 흡수면에서 임펠라 중심까지 거리 즉 흡입양정 (흡입이면 - , 가압이면 +)

Hf = 흡입배관이 총 손실수두

Pv = 사용액체의 포화 증기압(사용액체의 온도 및 종류에 따라 결정)

) 20(비중 1.0) 일 경우 포화증기압은 0.023/ . (水頭 0.23m)

   

Ex : 다음의 경우 소화펌프를 수평으로 설치시 사용 가능 여부 판단하라.

조건 : 대기압 : 1 kg/

포화증기압 : 0.025 kg/

흡상낙차 : 6m

흡입배관의 마찰손실 : 0.03 kg/

NPSH : 4m

   

NPSHa = 10 - (6 + 0.3 + 0.25) = 3.45m

판정 : 3.45 - (4 ×1.3) 5.2m -> 수평형 설치불가. 케비테이션 발생.

   

흡입측이 밀폐된 수조 및 탱크인 경우

대기압력(10.332m)대신 수조 및 탱크의 내압을 적용한다.

따라서 NPSHa 값은 대기압(10.332m)에서 흡입측에 관련된 흡입양정, 흡입배관손실,

사용액체의 포화증기압을 마이너스(-) 하면 바로 NPSHa 값이 산출된다.

   

수중펌프에서 NPSHa 값은 충분한 여유가 있다고 말할수 있다.

그 이유는 수중펌프 자체가 수중에 잠겨 있어 흡입양정(Hs) Positive(+)이고,

또한 흡입배관이 없어 흡입손실이 0(Zero)이므로 NPSHa 값은 10m이상 충분한 여유가

있어 NPSHa Full (NPSHa 값이 여유가 많음) 이라 할 수 있다.

   

2) NPSHrequired : 필요흡입양정 (이하 NPSHr 이라 명기)

NPSHr은 펌프 제작자에 의해서 결정되는 흡입양정으로 동일사양 펌프라도 펌프 제작자 또는

설계자에 의해서 NPSHr값이 결정된다.

NPSHr 값을 구하는 방법은 실험에 의해서 NPSHr 값을 구하는 방법과 계산에 의해서 구하는

방법이 있으나, 실험에 의해서 구하는 방법이 더 정확한 NPSHr 값을 구할 수 있다.

   

   

* "A" 펌프가 NPSHr 값이 7m이면 (NPSHr : 7m) 7m가 무엇을 말하는걸까 ?

   

그 뜻을 간단히 설명하면 지구상에는 대기권(공기층)이 존재하고 있으므로 항상 1.0332Kg/

(표준대기압) 압력을 받고 있음.

대기압 1.0332Kg/ 압력은 수두로 환산하면 10.332mAq .

, 지구 표면을 진공상태로 만든다면 진공부분은 10.332m 물기둥이 상승하게됨.

따라서 표준 대기압 상태에서는 지하 10.332m이하의 물은 흡입 할 수가 없음.

(완전진공 100%진공이 되어야만 지하 10.332m의 물이 흡입되나 완전진공은 불가능)

그러므로 항상 10.332m(통상 10m로 함)가 기준이 되어 NPSHr 값을 해석한다.

따라서 NPSHr 값이 7m 이면, 10m를 기준으로 10m - 7m = 3m 로 해석 할 수 있다.

그러므로 "A" 펌프는 지하 3m에 있는 물을 흡입 할 수 있는 펌프이다.

즉 임펠라 중심부터 수면까지 거리가 3m라 할 수 있다.

NPSHr값이 낮으면 낮을수록 펌프 흡입력이 우수하다고 말할 수 있다.

   

출처: <http://sharpwork.pe.kr/bbs/board.php?folder=&bo_table=science&page=2&bbs_id=2019>

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       Valve, Fitting, Pipe를 통과한 유체의 출구유량

==============================================================

   

◎ Liquid Flow

   

Q = 21.07 d^2 √(△p / (K ρ))

W = 1.265 d^2 √(△p ρ/ K)

   

 Q : flow rate [l/min]

 W : flow rate [kg/hr]

 d : internal diameter [mm]

△p : pressure [bar_g]

 K : resistance coefficient

ρ : weight density [kg/m3]

   

   

◎ Compressible Flow

   

q = 19.31 Y d^2 √[(△p * p1')/ (K * T1 * Sg)]

q = 1.0312 (Y d^2) / Sg √[△p * ρ1 / K]

W = 1.265 Y * d^2 √[△p / (K * V1)]

   

 q : flow rate [m3/hr] (@ 15℃, 1.013 bar_a)

 Y : net expansion factor

 d : internal diameter [mm]

△p : pressure [bar_g]

p1' : inlet pressure [bar_a]

 K : resistance coefficient

T1 : absoulte temperature [K]

Sg : specific gravity of gas [ ]

ρ : weight density [kg/m3]

V1 : specific volume [m3/kg] [이 게시물은 운영자님에 의해 2008-03-22 00:48:37 유체역학에서 이동 됨]

   

원본 위치 <http://www.chemeng.co.kr/site/bbs/board.php?bo_table=xstudy2&wr_id=62&page=3>

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        Nozzle, Orifice를 통과한 유체의 출구유량

==============================================================

   

◎ Liquid Flow

   

Q = 21.07 d1^2 C √[△p / ρ]

   

 Q : flow rate [l/min]

d1 : Nozzle, Orifice diameter [mm]

 C : flow coeficient

△p : pressure [bar_g]

ρ : weight density [kg/m3]

   

W = 1.265 d1^2 C √[△p * ρ]

   

 W : flow rate [kg/hr]

d1 : Nozzle, Orifice diameter [mm]

 C : flow coeficient

△p : pressure [bar_g]

ρ : weight density [kg/m3]

   

   

◎ Compressible Flow

   

q = 19.31 (Y d1^2 C) √[(△p * p1' ) / (T1 * Sg)]

q = 1.0312 (Y d1^2 C) / Sg √[△p * ρ1]

W = 1.265 Y d1^2 C √[△p / V1]

   

 q : flow rate [m3/hr] (@ 15℃ 1.013 bar_a)

 Y : net expansion factor (간단하게 하면 Y = -0.5 * (△p/p1') + 1)

d1 : Nozzle, Orifice diameter [mm]

 C : flow coeficient

△p : pressure [bar_g]

p1' : pressure [bar_a]

T1 : temperature [K]

Sg : Specific Gravity

ρ : weight density [kg/m3]

V1 : Specific Volume [m3/kg]

[이 게시물은 운영자님에 의해 2008-03-22 00:48:37 유체역학에서 이동 됨]

   

원본 위치 <http://www.chemeng.co.kr/site/bbs/board.php?bo_table=xstudy2&wr_id=65&page=3>

   

(1) Orifice 유량계 원리..

   

마찰을 무시한 비압축성 유체흐름에서 베르뉴이의 유체법칙을 수식으로 나타내면

p1+ ρV1^2 + ρ g z1 = p2+ ρV2^2 + ρ g z2....(1)

   

윗 식에서 높이 z1=z2하고 하면

p1+ ρV1^2 = p2+ ρV2^2....(1a)

   

수식을 고쳐쓰면

(p1-p2) = ρ(V2^2-V1^2).....(2)

(V2^2-V1^2) = (p1-p2)/ρ....(2a)

   

Orifice 통과유속 V2에 비해 Orifice 입구의 V1을 무시하면

V2 = [(p1/p2)/ρ]^(1/2) ..........(3)

   

위의 (3)식을 보면 Orifice 통과 유속은 압력차의 (1/2)승에 비례합니다.

   

(2) 위의 (3)식으로부터 유량을 구하면

   

q = Ao * V2 = Ao * [(p1/p2)/ρ]^(1/2) .......(4)

   

그러나 실제의 유량계는 기계적 마찰도 있고 기체와 같이 압축성 유체도 취급해야하고 Orifice 형태와 Orifice 입구의 배관경 및 배관의 표면거칠기, Reynolds No 등의 영향을 받고 Orifice 구멍의 비도 유량영향을 주기 때문에 수정된 수식들을 사용합니다. 대표적인 Square Orifice 수식의 예를들면..

   

q= (유량계수) *(1-β^4)^(-1/2)*(팽창계수 ε)*(Orifice 직경 do)^2*(ρΔp)^(1/2)......(4a)

   

유량계수는 관경, 유입관에서의 Reynolds No, 표면거칠기, 관경과 직경의 비, 등으로 계산할 수 있습니다.

   

원본 위치 <http://www.chemeng.co.kr/site/bbs/board.php?bo_table=xqna&wr_id=21320&page=3>

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ISA codes for Process Instrumentation

ISA instrumentation codes and combinations

To understand instrumentation symbols appearing on process diagrams means understanding ANSI/ISAs S5.1-1984 (R 1992) Instrumentation symbols and identification standard.

Process Measurement

Element Type

Element

Transmitter

Indicator

Indicator controller

Controller

Ratio Controller

Recorder

  

Code

E

T

I

IC

C

FC

R

Analysis

A

AE

AT

AI

AIC

AC

AFC

AR

Conductivity

C

CE

CT

CI

CIC

CC

CFC

CR

Density

D

DE

DT

DI

DIC

DC

DFC

DR

Voltage

E

EE

ET

EI

EIC

EC

EFC

ER

Flow

F

FE

FT

FI

FIC

FC

FFC

FR

Dimension

G

GE

GT

GI

GIC

GC

GFC

GR

Hand

H

HE

HT

HI

HIC

HC

HFC

HR

Current

I

IE

IT

II

IIC

IC

IFC

IR

Time

K

KE

KT

KI

KIC

KC

KFC

KR

Level

L

LE

LT

LI

LIC

LC

LFC

LR

Humidity

M

ME

MT

MI

MIC

MC

MFC

MR

Power

N

NE

NT

NI

NIC

NC

NFC

NR

Pressure

P

PE

PT

PI

PIC

PC

PFC

PR

Delta Pressure

dP

dPE

dPT

dPI

dPIC

dPC

dPFC

dPR

Quantity

Q

QE

QT

OI

OIC

QC

QFC

QR

Radioactivity

R

RE

RT

RI

RIC

RC

RFC

RR

Speed

S

SE

ST

SI

SIC

SC

SFC

SR

Temperature

T

TE

TT

TI

TIC

TC

TFC

TR

Delta Temperature

dT

dTE

dTT

dTI

dTIC

dTC

dTFC

dTR

Viscosity

V

VE

VT

VI

VIC

VC

VFC

VR

Weight

W

WE

WT

WI

WIC

WC

WFC

WR

Vibration

Y

YE

YT

YI

YIC

YC

YFC

YR

Position

Z

ZE

ZT

ZI

ZIC

ZC

ZFC

ZR

Process Measurement

Element Type

Hand Switch

Hand Valve

Totalizer

Indicating Totalizer

Solenoid Valve

Calculation

Control Valve

  

Code

HS

HV

Q

IQ

XV

Y

V

Analysis

A

AHS

AHV

AQ

AIQ

AXV

AY

AV

Conductivity

C

CHS

CHV

CQ

CIQ

CXV

CY

CV

Density

D

DHS

DHV

DQ

DIQ

DXV

DY

DV

Voltage

E

EHS

EHV

EQ

EIQ

EXV

EY

EV

Flow

F

FHS

FHV

FQ

FIQ

FXV

FY

FV

Dimension

G

GHS

GHV

GQ

GIQ

GXV

GY

GV

Hand

H

HHS

HHV

HQ

HIQ

HXV

HY

HV

Current

I

IHS

IHV

IQ

IIQ

IXV

IY

IV

Time

K

KHS

KHV

KQ

KIQ

KXV

KY

KV

Level

L

LHS

LHV

LQ

LIQ

LXV

LY

LV

Humidity

M

MHS

MHV

MQ

MIQ

MXV

MY

MV

Power

N

NHS

NHV

NQ

NIQ

NXV

NY

NV

Pressure

P

PHS

PHV

PQ

PIQ

PXV

PY

PV

Delta Pressure

dP

dPHS

dPHV

dPQ

dPIQ

dPXV

dPY

dPV

Quantity

Q

QHS

QHV

QQ

QIQ

QXV

QY

QV

Radioactivity

R

RHS

RHV

RQ

RIQ

RXV

RY

RV

Speed

S

SHS

SHV

SQ

SIQ

SXV

SY

SV

Temperature

T

THS

THV

TQ

TIQ

TXV

TY

TV

Delta Temperature

dT

dTHS

dTHV

dTQ

dTIQ

dTXV

dTY

dTV

Viscosity

V

VHS

VHV

VQ

VIQ

VXV

VY

VV

Weight

W

WHS

WHV

WQ

WIQ

WXV

WY

WV

Vibration

Y

YHS

YHV

YQ

YIQ

YXV

YY

YV

Position

Z

ZHS

ZHV

ZQ

ZIQ

ZXV

ZY

ZV

 

Process Measurement

Element Type

Ratio Calculation

Switch Low

Switch High

Alarm Low

Alarm Low Low

Alarm High

Alarm High High

  

Code

FY

SL

SH

AL

ALL

AH

AHH

Analysis

A

AFY

ASL

ASH

AAL

AALL

AAH

AAHH

Conductivity

C

CFY

CSL

CSH

CAL

CALL

CAH

CAHH

Density

D

DFY

DSL

DSH

DAL

DALL

DAH

DAHH

Voltage

E

EFY

ESL

ESH

EAL

EALL

EAH

EAHH

Flow

F

FFY

FSL

FSH

FAL

FALL

FAH

FAHH

Dimension

G

GFY

GSL

GSH

GAL

GALL

GAH

GAHH

Hand

H

HFY

HSL

HSH

HAL

HALL

HAH

HAHH

Current

I

IFY

ISL

ISH

IAL

IALL

IAH

IAHH

Time

K

KFY

KSL

KSH

KAL

KALL

KAH

KAHH

Level

L

LFY

LSL

LSH

LAL

LALL

LAH

LAHH

Humidity

M

MFY

MSL

MSH

MAL

MALL

MAH

MAHH

Power

N

NFY

NSL

NSH

NAL

NALL

NAH

NAHH

Pressure

P

PFY

PSL

PSH

PAL

PALL

PAH

PAHH

Delta Pressure

dP

dPFY

dPSL

dPSH

dPAL

dPALL

dPAH

dPAHH

Quantity

Q

QFY

QSL

QSH

QAL

QALL

QAH

QAHH

Radioactivity

R

RFY

RSL

RSH

RAL

RALL

RAH

RAHH

Speed

S

SFY

SSL

SSH

SAL

SALL

SAH

SAHH

Temperature

T

TFY

TSL

TSH

TAL

TALL

TAH

TAHH

Delta Temperature

dT

dTFY

dTSL

dTSH

dTAL

dTALL

dTAH

dTAHH

Viscosity

V

VFY

VSL

VSH

VAL

VALL

VAH

VAHH

Weight

W

WFY

WSL

WSH

WAL

WALL

WAH

WAHH

Vibration

Y

YFY

YSL

YSH

YAL

YALL

YAH

YAHH

Position

Z

ZFY

ZSL

ZSH

ZAL

ZALL

ZAH

ZAHH

* source : http://www.engineeringtoolbox.com/isa-intrumentation-codes-d_415.html

   

출처: <http://sharpwork.pe.kr/bbs/board.php?folder=&bo_table=science&page=2&bbs_id=2018>

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1. 효율이 높다. 

잇발이 고른 연속 곡선으로 되어 모두 회전 접촉하여 1단(1/11~1/87)인 경우 90%이상의 고효율을 나타내며 다단현의 경우도 각종 감속기 중에서도 가장 성능이 우수하다. 

2. 충격에 강하고 수명이 길다. 

종전의 감속기에 비해 동시 치합치수가 많아 구조적으로 견고하게 되어있고, 잦은 기동과 정지 및 역회전시에도 많은 부하의 내구력과 합치되어 속도 적용이 잘됩니다.

전 내부의 주요 부품은 배어링강(SUJ2)으로 사용하여 내충격성이 강하고, 정밀 가공으로 고장이 적고 수면이 깁니다. 

3. 소형, 경량으로 감속비가 큽니다. 

1단 감속비는 1/11 ~ 1/87까지 감속되며 다단으로 조립하면 감속비율이 1/121에서 수백억분의 1까지 감속이 가능합니다. 

4. 운전이 원할하고 소음이 적다. 

많은 치합율과 연속구름 접촉으로 구동하므로 간섭이 적고 소음이 적어 운전이 용이하다.

   

입력축이 회전하면 편심체(ECCENTRIC)에 의하여 DISC가 CYCLO BOX내에서 회전을 하게 됩니다. 편심 베아링(ECCENTRIC BEARING)이 1회전하게 되면 DISC는 1개의 산만큼 회전 이동하게 됩니다. 이때 DISC의 회전운동이 출력축 PIN를 동시에 회전 시켜줌에 따라 출력축은DISC의 산수와 일치하는 감속된 비로 회전을 하게 됩니다.

   

감속비 = (외측치수 - 내측치수) / (내측치수)

   

동력 전달 순서 : 입력축 --> 편심체(ECCENTRIC)와 베어링 --> DISC --> 출력축PIN --> 출력축 

   

 

   

   

품 번 

부  품  명

품 번 

부  품  명

품 번 

부  품  명

품 번 

부  품  명

1

 입력축 (input shaft)

9

 박스핀 (box pin)

17

 베어링 (bearing)

25

 oil flow

2

 collar

10

 박스로라 (box roller)

18

 몸체 (casing)

26

 space ring

3

 oil-seal 

11

 박스 (box)

19

 drain plug

27

 펌프 (pump)

4

 bearing

12

 간격링 (side ring)

20

 bearing

28

 cam

5

 편심체 (eccentric)

13

 축핀 (shaft pin)

21

 출력커버(output cover)

29

 oil cap

6

 bearing

14

 축로라 (shaft roller)

22

 oil-seal 

30

 eye bolt

7

 디스크 (disc)

15

 와셔 (washer)

23

 collar

31

 연결플랜지(join flange)

8

 입력커버 (input cover)

16

 베어링 (bearing)

24

 출력축 (output shaft)

32

 연결축 (join shaft)

   

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Detector

기기류2016.06.27 12:41

INSTRUMENTAL ANALYSIS AND SEPARATIONS

   

Detectors for Gas chromatography - LECTURE 24

   

   

There are a number of detectors used in GC. Generally the detector produces a signal in proportion to the amount of analyte present. Some types are based on concentration and others are mass dependent. The detectors produce an electrical signal that is sent to a recording and integrating device. The signal strength and retention time are recorded for further analysis by the chemist. For analysis, the analyte must be thermally stable and volatile. However, if the analytes meets this criteria, GC is preferable to HPLC because of its much higher resolution. GC detectors also typically have lower limits of detection and higher linear dynamic range.

   

Flame Ionization Detector

   

The most commonly used detector is the flame ionization detector (FID) it is a general carbon detector. It does not detect compounds that do not contain carbon such as nitrogen(N2), oxygen(O2), or water. The presence of N, O, or S in a carbon compound will tend to decrease the response of the FID.

The Carbon atoms (C-C bonds) are burned in a hydrogen flame. The hydrogen can be supplied ether from a cylinder or from an electrolytic hydrogen generator. The hydrogen must be pure to avoid background noise. A charcoal filter is often placed in the hydrogen supply line to remove any organic contaminants.

The response of the detector depends on the flow of the hydrogen, air and the makeup gas (if it is used). A certain amount of inert gas is needed for optimum response of the detector. Generally the flow from a capillary is too low so a makeup gas is used to provided the inert gas flow. The makeup gas has other beneficial effects such as stabilizing the detector, prolonging the lifetime of the jet, and purging any unswept areas of the detector. It is also very important to adjust the air and hydrogen gas flows for optimum response.

The FID must be heated. There are two main reasons for this. First, the burning of hydrogen in air produces water, which can reduce the detector response and even put out the flame. The second reason for heating the detector is to avoid condensation and deposition of compounds in the detector.

The detector response depends on the ionization of carbon atoms. Only a small portion are actually ionized (about 1 in 10,000), but since there is such a low background signal with the FID, this is enough. The ions carry a charge from the flame to the walls of the detector which surrounds the flame. The charge is electronically amplified and sent to a recording device. The FID is very sensitive down to 10-12 g. It has a high linear dynamic range 107 and is very robust and reliable.

   

Nitrogen Phosphorous Detector

   

Another common type of detector is the nitrogen/phosphorous detector (NPD). It is sometimes called the alkali flame detector or flame thermionic detector. It uses a bead of a compound such as rubidium silicate above a jet of H2. The bead is heated by an electric current to 600-800oC forming a plasma in the region of the bead. Nitrogen and phosphorous react in this boundry layer of plasma forming specific ions that carry a small current from the plasma to the charged collector (The mechanism of NPD response is still not well understood). The NPD is electronically similar to the FID, but since a flame is not sustained in the detector, hydrocarbon ionization does not occur resulting in a high selectivity. The response to N over C is about 103 – 105 greater and response to phosphorous 104 – 10 5.5 higher than response to C. The linear dynamic range is 104. However, the detector is only fairly reliable since the bead burns up over time causing drift in the signal.

   

   

   

Flame Photometric Detector

   

The flame photometric detector (FPD) is an element specific detector which can be used for analyzing many specific compounds However, commercially available instruments are generally limited to the detection of P and S containing molecules. The analytes are burned in a H2 flame causing electrons to move to an excited unstable state. When the electrons return to the ground state, they emit a specific wavelength of light (526 nm for P and 394 nm for S). These wavelengths are monitored by a photomultiplier, amplified, and turned into an electrical signal. This detector is sensitive to 10-9g and has a linear dynamic range for P of only 103 – 104. For S, the response is non-linear. This is because the response is due to the formation of the S2 radical and therefore the response is proportional to the square of the sulfur content. Commercial instruments often have a square root adjustment function built in, but since the response can deviate from the theoretical square root relationship, the output can still be non-linear.

   

Electron Capture Detector

   

Another useful detector is the electron capture detector (ECD) It is an excellent detector for molecules containing an electronegative group such as Cl or F etc. (or derivitized molecules) It is probably the second most common detector after the FID. It is most often used for the trace measurement of halogen compounds in environmental applications for detecting insecticide and herbicide residues.

The ECD uses a radioactive source such as Ni63 which produces Beta particles which react with the carrier gas producing free electrons. These electrons flow to the anode producing an electrical signal . When electrophillic molecules are present, they capture the free electrons, lowering the signal. The amount of lowering is proportional to the amount of analyte present. It is sensitive down to 10-15 but the dynamic range is only about 104.

   

   

Atomic Emission Detector

   

One of the newest gas chromatography detectors is the atomic emission detector (AED). The AED is quite expensive compared to other commercially available GC detectors, but can be a powerful alternative. The strength of the AED lies in the detector's ability to simultaneously determine many of the elements in analytes that elute from the column. It uses microwave energy to excite helium molecules (carrier gas) which emit radiation which breaks down molecules to atoms such as S, N, P, Hg, As, etc. These excited molecules emit distinctive wavelengths which can be separated by a grating and sent to the detector (typically a photodiode array) which produces the electrical signal. The atomic emission detector is very sensitive (10-15) and has a dynamic range of 104.

   

Photoionization Detector

   

The photoionization detector (PID) uses a UV lamp (xenon, krypton or argon lamp, depending on the ionization potential of the analytes) to ionize compounds. The ionization produces a current between the two electrodes in the detector. The detector is non-destructive and can be more sensitive than an FID for certain compounds (substituted aromatics and cyclic compounds for example).

   

Thermal Conductivity Detector

   

The thermal conductivity detector (TCD) consists of an electrically-heated wire or thermistor. The temperature of the sensing element depends on the thermal conductivity of the gas flowing around it. Changes in thermal conductivity, such as when organic molecules displace some of the carrier gas, cause a temperature rise in the element which is sensed as a change in resistance. Low molecular weight gases have high conductivities so hydrogen and helium are often used as carrier gases. Nitrogen and argon have similar conductivities to many organic volatiles and are often not used. However if nitrogen is used as a carrier gas, the detector can be used to measure hydrogen or helium. TCD's are often used to measure lightweight gases or water (compounds for which the FID does not respond). The TCD is not as sensitive as other detectors but it is a universal detector and is non-destructive. However, modern detectors called micro-TCD's have very small cell volumes, and new electronics that produce much higher sensitivities and wider linear ranges. Due to its increased sensitivity, and the fact that it is a universal non-destructive detector, it is again becoming more popular for certain applications.

   

   

출처: <http://fshn.ifas.ufl.edu/faculty/MRMarshall/fos6355/handout/lec24.gc_detector.doc>

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NDIR

기기류2016.06.27 12:39

Non-Dispersive Infra-Red (NDIR) detectors are the industry standard method of measuring the concentration of carbon oxides (CO & CO2).

Each constituent gas in a sample will absorb some infra red at a particular frequency. By shining an infra-red beam through a sample cell (containing CO or CO2), and measuring the amount of infra-red absorbed by the sample at the necessary wavelength, a NDIR detector is able to measure the volumetric concentration of CO or CO2 in the sample.

A chopper wheel mounted in front of the detector continually corrects the offset and gain of the analyser, and allows a single sampling head to measure the concentrations of two different gases.

The Cambustion Fast NDIR uses a unique sampling system, coupled to miniaturised NDIR technology to give millisecond response times.

The Cambustion Fast NDIR has two remote Sampling Heads controlled by a Main Control Unit, and is capable of sampling CO & CO2 simultaneously in two locations.

See Applications & Sample Data

   

출처: <http://www.cambustion.com/products/ndir500/operating-principle>

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