화공플랜트(엔지니어링) 공장설계_6_열역학

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엔지니어링의 일반적인 이해와 화공분야의 공장설계를 기본으로 공부할 수 있는 자료입니다. 특히 화공플랜트(설계)등에 관련된 자료입니다.

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본문내용

3.1 서론
공정엔지니어는 장치 혹은 공정설계시 시스템의 열역학적 성질을 파악할 필요가 있다. 이는 곧 시스템의 P-V-T거동 및 이들의 상관관계를 예측하므로서, 시스템내의 어느 한 운전변수의 변화로 인한 다른 운전변수의 변화방향과 그 크기를 예측할 수 있다. 한편 운전변수간의 상관관계(Correlation)를 정확히 예측하기 위해서는 많은 실험자료와 시간이 소요되므로, 우리는 보통 적당한 열역학적 모델을 선정하여 시스템을 표현하므로서 비용과 시간을 절약한다.
이에 사용되는 열역학적 모델(Thermodynamic Models) 식으로는 다음과 같은 것들이 있다.
1) 활동도 계수 모델(Activity coefficient models)
-Margules
-Van Laar
-Wilson
-UNIQUAC
-NRTL
2) 상태방정식 (Equations of state-EOS)
-van der Waals
-SRK
-Peng-Robinson
3) 상태방정식에 사용되는 Mixing Rule
-Interaction parameters
-Local compositions
3.2 상평형의 열역학
3.2.1 열역학 관계식
- 내부에너지(Internal Energy) : U = Q - W ,
dU = TdS - PdV
(3.1)
- 엔탈피(Enthalpy) :
H = U + PV
,
dH = TdS + VdP
(3.2)
- Helmholtz energy :
A = U - TS
,
dA = -SdT -PdV
(3.3)
- Gibbs energy :
G = H - TS
,
dG = -SdT + VdP
(3.4)
한편 평형에서는 T와 P가 불변이므로
dG_T,P = 0
, 즉 평형에서 Gibbs energy가 최소가 된다.

참고 자료

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