[화학공학실험] 고정층과유동층 실험 Report

목차

1. 유동층(Fluidized Bed)
2. 고정층(Mixed bed)
3. 고정층과 유동층 실험

REFERENCE

본문내용

◎ 유동층(Fluidized Bed)
고체 입자층에서 액체나 기체가 아주 저속으로 통과하면 입자들은 움직이지 않으며, 압력 강하는 Ergun식으로 나타낼 수 있다.

유속을 조금씩 증가시키면, 압력 강하와 개별 입자에 대한 항력이 증가하여, 마침내 입자들이 움직이기 시작하고 유체 중에 현탁된다. 현탁물은 밀도가 큰 유체와 거동이 마찬가지 이므로, 완전 현탁 입자의 상태를 기술하는데 유동화(fluidzation) 및 유동층(fluidized bed)이라는 술어를 사용한다. 층이 들뜨면 표면은 수평을 유지하고 큰 물체는 현탁물에 대한 상대적 밀도에 따라 부상하거나 침하한다. 유동화된 고체는 액체와 마찬가지로 관이나 밸브를 통해 층에서 배출시킬 수 있는데 이러한 유동성(fluidity)은 고체 취급에서 유동화를 이용하는 기본적 장점이 된다.

* 유동화조건
그림과 같이 접촉분해 촉매와 같은 미세 과립상 물질이 들어있는 수직관을 고려하자. 관의 상부는 열려 있으며, 촉매층은 바닥의 다공판 위에 있다. 다공판은 흐름을 단면 전체에 균일하게 분산시키는 역할도 한다. 분산판 밑에 공기를 저속으로 도입하면, 공기는 층을 통해 상승하지만, 입자는 움직이지 않는다. 입자가 아주 작으면, 입자 사이의 유로에서의 흐름은 층류가 되고, 층에서의 압력 강하는 공탑속도 에 비례한다.
유속이 조금 증가하면 압력 강하가 증가하지만, 입자는 움직이지 않고, 층 높이는 그대로 유지된다. 유속이 어떤 값에 이르면, 층에서의 압력 강하가 입자에 작용하는 중력 즉 층의 무세와 균형을 이루는 상태가 되며, 유속이 이 이상 증가하면 입자가 움직이기 시작한다. 그림의 A가 이 점이다. 입자들이 서로 접촉하고 있는 상태에서도 층이 약간 팽창하기도 하는데 이 조금만 증가해도 의 몇% 증가를 상쇄하여 를 일정하게 유지하기 때문이다. 유속이 더욱 증가하면 입자들이 서로 충분히 떨어져서 층 안을 돌아다니게 되어, 참 유동화가 일어난다 (점 B)

참고 자료

Mc Graw-Hill, 이화영,전해수외 공역 : 단위조작, p139～143, 희중당, 서울, 1995
두산백과사전 EnCyber & EnCyber.com
http://blog.dreamwiz.com/document10/10278411
Macabe, W. L., Smith J. C., and Harriott, P., Unit Operations of Chemical Engineering, 7th ed., McGraw-Hill, p. 139~149 , 715 (2005).