CSTR 레포트

소개

CSTR 레포트 입니다.
3개의 연결된 CSTR 장치에 0.001N KCl 용액과 증류수를 흐르게 하였습니다. 실험은 증류수와 KCl의 유량에 따라 2번 실시하였으며 각 반응기의 전기전도도를 70분동안 2분마다 측정하였습니다. 교반 속도는 200RPM을 유지하였습니다.

목차

1. 목적

2. 이론
(1) CSTR
(2) 물질수지 (Mass Balance)
(3) 전도도의 측정

3. 실험 결과
(1) 반응기 DATA, <표1>
(2) 유량 DATA, <표2>
(3) 실험 DATA

4. 결과값의 고찰
(1) 시간에 따른 각 반응기의 전도도를 plot 한다.
(2) 유량과 염화칼륨을 변수로 했을 때의 전도도 변화를 plot한다.
(3) 위의 결과를 종합해 화학반응에 미치는 영향을 고찰해 본다.
(4) 반응기의 종류를 열거하고 그 특징을 간략하게 설명하시오.
(5) 고찰

5. 참고자료

본문내용

1. 목적
① 직렬로 연결된 연속 흐름 반응기(CSTR)를 이용하여 염화칼륨 용액의 반응에 따른 농도변화를 전도도를 통해 구해본다.
② 시간의 변화에 따른 각 연속 흐름 반응기의 특성과 반응 메커니즘을 이해한다.

2. 이론
(1) CSTR
CSTR은 반응기에 원료가 도입되면 순간적으로 완전히 혼합이 일어나서 공간적으로 균일한 상태를 이룬다. 따라서 반응기 배출흐름의 상태는 반응기 안에서의 상태와 같다. 이 반응기는 완전혼합 반응기 또는 역혼합 반응기(back-mixing reactor)라고도 하며, 강한 교반이 필요할 때 주로 사용하며 구조가 간단하고 온도조절이 쉽다.

(2) 물질수지 (Mass Balance)
반응기의 기본적인 몰수지식은 다음과 같다.

(유입) - (유출) + (생성) = (축적)

<중 략>

(3) 전도도의 측정
전해질 용액에 전압을 걸어주면 각 이온은 반대 부호의 전극 쪽으로 이동한다. 따라서 전해질의 용액의 농도가 크면 전도도가 커진다. 이 전도도는 Wheatstone bridge를 이용하여 전극 양단 사이의 저항을 측정하여 구할 수 있다. 전극반응에서 발생하는 이온농도의 변화에 따른 저항변화를 피하려면 특별한 방법이 요구된다. 그러므로 일반적으로 전도도 측정에는 약 60~10,000 Hz 진동수 범위의 교류를 이용한다.
이번 실험에서 전도도는 KCl 용액의 희석정도를 보여주는 하나의 척도로 사용된다. 모든 순수물은 일정한 전도도를 가지는데 KCl 역시 고유의 전도도 값을 가진다. 하지만 증류수의 경우에는 비전도체로 전도도 값이 0이다. 그러므로 KCl과 증류수의 혼합물은 KCl이 증류수에 희석된 정도를 나타나게 된다. KCl이 증류수에 희석되면 K는 1가 양이온으로, Cl은 1가 음이온으로 존재하게 되고 이는 전류를 흐르게 하는 통로가 되어 물질의 비저항을 낮추고 이는 전도도와 반비례 관계를 가진다. 즉, 용액에 희석된 KCl의 양이 많아지면 비저항은 작아지고, 전도도는 높아진다.

참고자료

· 단국대학교 반응현상실험 교재
· Warren L.Mccabe, "Unit Operations of Chemical Engineering, 7ed (McGraw-Hill,)"
· 박창호, 김우식, 정인식, “물질전달 및 분리공정(지인당)”