[화학공학실험]고정층과 유동층 실험

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 토의 사항
6. 참고 자료
7. 참고 문헌

본문내용

고정층과 유동층 실험
1. 실험 목적
1.1. 고정층과 유동층에서 유체 압력손실을 측정하고 계산한다.
1.2. 유동화의 조건을 이해하고 최소유동화속도를 측정한다.
1.3. 유동화의 형태를 관찰하고 이해한다.
1.4. 공업적 공정에서 고정층과 유동층의 응용을 조사한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 서론
고체 입자층에서 액체나 기체가 아주 저속으로 통과하면 입자들은 움직이지 않으며, 압력 강하는 Ergun식으로 나타낼 수있다. 유속을 조금씩 증가시키면, 압력 강하와 개별 입자에 대한 항력이 증가하여, 마침내 입자들이 움직이기 시작하고 유체 중에 현탁된다. 현탁물은 밀도가 큰 유체와 거동이 마찬가지이므로, 완전 현탁 입자의 상태를 기술하는데 유동화(fluidization) 및 유동층(fluidized bed)이라는 술어를 사용한다.

2.2. 고정층 (固定層,fixed bed)
용기 내에 고체 입자를 충전해서 고정된 층을 말한다. 즉, 유체의 속도를 증가시키면 고체입자는 움직이지 않아 입자층의 높이는 변하지 않고 압력강하는 조금 더 변하는 상태를 말한다. 또한, 반응 유체를 통해 층과의 접촉으로 반응 조작을 실행한다. 층을 고정해서 사용하기 때문에 충전물의 마모가 적고, 형상, 크기, 용량 등을 자유롭게 선택할 수 있으므로 접촉 시간의 조절이 용이하다. 흡수, 흡착, 증류, 유출 등의 여러 장치에 사용되고 있다.
2.2.1. 고정층의 특징 : 고체입자가 매우 작고 입자사이로 흐르는 유체의 흐름을 층류로 하였을 때 고체 입자층에서의 압력강하는 빈 관속에서의 유속에 비례 한다.
2.2.2. 고정층의 응용 : filterration, packed tower, ion exchanger, catalytic reactor etc
분탄으로부터의 합성가스 제조에 이용된 Winkler 가스발생로(1926)가 유동층의 공업적 응용의 시초이며, 이어 경유를 분해 리포밍해서 가솔린을 제조하는 유동접촉분해(FCC법:1942)에 이용되었다.

참고 자료

Colburn, A. P.(1933), "Ind. Eng. Chem", 25, 873
McCabe, W. L., et al.(2001), Unit Operations of Chemical Engineering, 6th Ed., McGraw-Hill, pp. 315~333
McAdams, W. H.(1954), Heat Transmission, McGraw-Hill , p. 5
Garde, R. J(1994), Turbulent Flow, Wiley
노윤찬, 서교택 저. 화학공학실험. 진영사출판