유동층의 유동특성

소개

화학공학과 관련 리포트입니다.

목차

실험 6. 유동층의 유동특성
1. 실험목적
2. 기본이론
3. 실험장치 및 재료
4. 실험방법
5. 참고문헌

본문내용

실험 6. 유동층의 유동특성
1. 실험목적
입자층을 통한 유체의 상향 흐름은 자연계에서는 다공성 매체를 통한 지하수, 원유, 천연가스의 움직임에서 볼 수 있으며 공업적인 조작에서는 여과, 이온교환 및 촉매 반응기 등에서 쉽게 볼 수 있다. 특히, 입자가 느슨하게 충전되고 층을 통한 흐름에서 비롯되는 압력 강하가 층의 무게와 평형이 되면 유동화 현상이 일어난다. 자연적으로는 소위 “quick sands”로 유동화 상태가 일어나며 공업적으로는 건조, coating, 열전달 및 화학반응 등의 여러 조작에서 수행되어 진다. 따라서, 이러한 실험들을 본 장치를 통하여 고정층 및 유동층 실험 등을 통해 유동화에 대한 전반적인 이해하는 데에 있다.


2. 기본이론
액체나 기체가 매우 낮은 속도로 고체 입자층을 통하여 위로 흐를 때 고체입자는 움직이지 않는다(고정층). 그리고 이때의 압력강하는 Ergun 방정식에서 구할 수 있다.
유체의 속도를 조금씩 증가시키면 압력 강화와 각 입자에 작용하는 항력(drag)은 증가하여 결국 고체입자는 움직이기 시작하고 마침내 유체 속에 떠있게 된다. “유동층화”란 이렇게 고체입자가 흐르는 유체 속에 완전히 떠있어 마치 유체 자체가 고체입자를 함유하는 진한(dense)유체가 되는 상태를 나타낸다. 또한 유동층이란 이렇게 떠있는 고체입자층을 말한다.

따라서, 유동화에 필요한 최소속도는 위 식에서 u를 구할 수 있다. 예를 들어 그림1과 같이 아주 작은 고체입자가 일부 들어있는 수직관이 있다. 이관은 유체가 고르게 분포되면서 흐르도록 되어있다. 먼저 고체입자가 움직이지 않을 만큼 매우 낮은 속도로 유체를 흘려보낸다. 이때 고체입자가 매우 작고 입자사이로 흐르는 유체의 흐름이 층류라고 하면 고체 입자 층에서의 압력강하는 U(빈 관에서의 유속)에 비례한다.

참고자료

· Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott 역자: 이화영, 전해수, 조영일 `단위조작‘ McGrawHill 7th ed., 2005, pp. 150 - 158, 691
· 화공생명공학실험 수원대학교 화공생명공학과 pp. 35 - 41
· http://www.kier.re.kr/ - 한국에너지기술연구원
· http://fluidbed.co.kr/ - 청진바이오텍
· http://www.dbpia.co.kr/ - DBPIA
· http://www.flowmeas.com/flowmeas.htm