[화학공학실험]SCALE UP

소개

정밀화학 분야에서는 회분식 반응기 (batch reactor)의 용량을 파일롯 규모의 크기로 50 L에서 1000 L로 간주 한다(2). 따라서 이번 실험에서는 실험실 크기에 적당한 1 L와 10 L 반응기를 이용하여 scale-up시 일어나는 현상들에 대해서 비교 분석하고 더 큰 규모의 반응기를 제작할 때, 그에 따른 동력과 열전달 값의 변화를 예측하는데 그 목적이 있다.

목차

요약 ⅰ

Abstract ⅱ

1. 서론 1

2. 이론 1
2.1. 기하학적 유사성
2.2. 동적 유사성
2.3. 열적 유사성
2.4. 화학적 유사성

3. 실험 장치 및 방법 5
3.1. RPM 변화에 따른 Current 측정
3.2. 반응기 크기와 RPM 변화에 따른 물의 온도 80 ℃까지 올리는데 걸리는 시간 측정

4. 실험 결과 및 분석 6
4.1. RPM 변화에 따른 Current 비교
4.2. 반응기 크기의 변화에 따른 물의 온도 80 ℃까지 올리는데 걸리는 시간 비교
4.3. RPM 변화에 따른 물의 온도 80℃까지 올리는데 걸리는 시간 비교

5. 결론 8

6. 참고 문헌 8

7. 실험 중 의문점 및 개선 사항 8

본문내용

요약
본 실험에서는 1 L와 10 L 크기의 반응기에 대하여 rpm을 변화시켜가면서 current를 측정하였고, 반응기 부피 1 L와 10 L에서 각각 rpm을 변화시키면서 반응기 내 물의 온도가 80 ℃에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하였다. 실험 결과, 반응기의 부피가 커질수록, 교반속도가 빠를수록 current가 더 높게 측정됨을 알 수 있었고, 1 L의 반응기가 10 L의 반응기보다 반응기 내 물의 온도가 80 ℃에 더 빨리 도달함을 알 수 있었다. 또한 부피가 1 L인 반응기와 10 L인 반응기에서 모두 이론상하고는 달리 500 rpm보다 0 rpm의 속도로 교반시켜 주었을 때 80 ℃에 먼저 도달하는 것을 알 수 있었는데, 이는 1 L, 10 L에서 각각 모두 500 rpm보다 0 rpm에서 더 높은 온도의 스팀이 공급되었기 때문에 0 rpm일 때가 먼저 도달한 것으로 판단된다.

<중 략>

3. 실험 장치 및 방법
본 실험에서 사용한 실험 장치는 Figure 1에서 보는 바와 같고, 1 L와 10 L 크기의 회분식 반응기를 이용하여 실험을 수행하였다. 먼저 냉각수 밸브와 시료부 밸브를 열고 시료부 (①)에 물을 채웠다. 파워스위치 (⑧)와 Current Indicator 스위치 (⑤)를 순서대로 키고, 원활한 실험을 위해 보일러의 전원스위치 (⑦)를 켜서 미리 예열시켜두었다.
다음 1 L 반응기의 밸브 (③)를 열고, 10 L 반응기의 밸브 (④)를 닫은 후, 순환펌프 스위치 (⑨)를 키고 유량계 (②)의 유량을 20 L/h로 맞추고 1 L 반응기에 3분 동안 물을 채웠다. 이 때 물이 채워지는 동안 램프를 켜서 반응기 안에 물이 채워지고 있는지 확인하였다.

<중 략>

7. 실험 중 의문점 및 개선 사항
이번 실험은 반응기 부피에 따른 실험으로써 반응기 부피를 제외한 다른 조건이 일정해야했지만 실험할 때에는 공급되는 스팀의 온도와 반응기 안에 있는 시료의 부피가 일정하지 못했다. 우선 하나의 스팀 펌프를 사용하여 1 L와 10 L 크기의 반응기에 동시에 혹은 각각 스팀을 공급해줄 때, 각 반응기에 공급되는 스팀의 온도가 유동적이고 달라서 오차가 발생하여 보다 정확한 실험을 수행하는데 제약이 따랐다.

참고자료

· 이낙현 (2006), 화학 산업용 파일럿 플랜트의 사업관리 방안, THE PLANTECH JOURNAL Vol. 2 No.2, 33-39
· http://www.chempolicy.or.kr/selectNice.chem;jsessionid=40697550218086AE170FA7F230235316?boardId=2219044
· Warran L. McCabe, Julian C. Smith and Peter Harrison : "Unit operations of chemical engineering", 7th ed., McGraw-Hill, 395-396 (2005)