1PFR 파이널

목차

1.서론 ---------------------------------------------- 2p
2.이론 ---------------------------------------------- 2p
3.실험 방법 ----------------------------------------------10p
4.결과 및 고찰 ------------------------------------------- 15p
5.결론 -------------------------------------------- 22p
6.참고문헌 --------------------------------------------- 23p

본문내용

1. 서론
관형 반응기(PFR)는 반응 공학과 관련된 광범위한 실험에 사용할 수 있도록 제작되었다. 본 장치에서 다음의 공통적인 3가지의 기본적인 실험을 행할 수 있다.
- 시간에 따른 반응 진척도 (전화율)변화 실험
- 반응속도상수(k)의 온도 의존성 실험
- 체류시간분포실험

2. 이론
대표적인 연속 이상 반응기의 모델에는, 관형반응기와 연속 교반 탱크형 반응기가 있다. 관형반응기는, 그 생긴 모양이 관 모양이어서가 아니라, 반응기안에서의 물질의 흐름이 관에서의 흐름과 같은 반응기이다. 즉, 반응기에 도입된 물질의 흐름이 축 방향 혼합없이 방사 방향만의 혼합이 일어나며 흐르는, [플러그 흐름]인 반응기 인 것이다. 그래서 플러그 흐름 반응기 (Plug Flow Reactor; PFR)라고도 한다. 이 때 상태(온도,조성,유속)는 한 단면에서는 일정하다고 보며, 입구로부터의 거리에 따라서는 연속적으로 변하게 된다

그림1. 플러그 흐름 반응기에 대한 기호

반응 공학적 측면에서는 체류시간 분포, 반응속도, 속도 상수를 결정하는 방법은 다음과 같다. 다음과 같이 반응 차수를 아는 이 성분 반응 계를 생각해 본다.
관형 반응기에서의 물질수지식은 양론 식과 반응속도식을 조합해 보면 다음과 같다.

여기서 V: 반응기 부피
Fa: A성분의 몰 유속으로 다음의 관계 성립
Fa = Ca *v=Ca0(1-xa)v
rA: 반응물 A의 반응속도
Ca: 반응기 내에서 A성분의 몰농도,
Ca0:반응기 입구에서 A성분의 몰농도
Cb : B성분의 몰농도
K :반응속도상수
v : 반응기 흐름의 부피 유속
xa: A성분의 전화율

이 성분(A,B)계 반응인 경우 f(Ca,Cb)=f(Xa)의 관계를 가지므로 위의 물질수지식은 다음과 같이 바뀐다.
-

여기서 t=V/v 양변을 적분하면 다음과 같은 결과를 얻는다.

여기서, Tpfr는 관류반응기의 평균 체류시간(공간속도의 역수)에 해당된다.

참고 자료

Octave Levenspiel, “화학 반응 공학”, 김상환,임선기 공역 , 사이텍 미디어, 2000, p108-115
두산백과, http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1064728&cid=40942&categoryId=32391, “ 관형 흐름 반응기”, 2018/04/09
두산백과, http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1064728&cid=40942&categoryId=32301, “ 공간 시간”, 2018/05/02