고정층 유동층 (Fixed Bed and Fluidized Bed) 레포트

소개

고정층 유동층 (Fixed Bed and Fluidized Bed) 레포트 입니다.
비드가 채워진 반응기에 물을 흘려보냈습니다. 유량의 증감에 따라 수위와 수두차를 측정하고 레이놀즈수를 계산하였습니다.

목차

1. 목적

2. 이론
(1) 항력과 항력계수
(2) 유동층
(3) 고정층

3. 실험 결과
(1) 충전물 DATA, <표1>
(2) 유체 DATA, <표2>
(3) 반응기 DATA, <표3>
(4) 유량증가 DATA, <표4>
(5) 유량감소 DATA, <표5>

4. 결과값의 고찰
(1) 고정층과 유동층을 사용하는 이유는 무엇인가? 각각의 특징을 써라.
(2) 최소 유동화 속도를 구하고 그 개념을 서술하여라.
(3) 레이놀즈수에 따라 Ergun Equation이 점성항력과 관성력 중 어느 것의 영향을 받는지를 고찰하라.
(4) 고찰

5. 참고자료

본문내용

1. 목적
① 고정층과 유동층의 메커니즘을 이해한다.
② 고정층 및 유동층에서 압력손실과 유체의 유동조건과의 관계를 조사하고 고체 입자와 층의 높이에 따른 최소 유동화 속도를 구하여 계산값과 이론값을 비교 검토한다.
③ 유동층의 유동특성을 실험하여 유동화에서 중요한 역할을 하는 변수들 간의 상호관계를 파악한다.

2. 이론
(1) 항력과 항력계수
고체 충진층을 통과하는 유체에는 유체의 흐름방향으로 힘이 작용하는데 이 힘을 항력(Drag Force)이라고 하며, 이 경우 Newton의 제 3법칙에 의하여 반대방향의 힘이 고체로부터 작용한다. 잠겨있는 고체에 대해 마찰계수와 같은 개념의 항력계수가 존재하게 되고, 이를 CD로 표현하고 아래와 같이 정의된다.

<중 략>

(2) 유동층
유체의 속도를 점점 증가시키면 압력 강하 및 각 입자에 대하여 항력이 증가하여 마침내 입자층이 올라가기 시작하며 유체층에 현탁된다. 이 때 현탁물의 거동이 밀도가 큰 유체와 같다. 유동층이 형성되면 윗면은 수평으로 유지되며, 큰 물체는 현탁액에 대한 상대적인 밀도에 따라서 뜨거나 가라않는다. 유동화 고체는 액체처럼 관이나 밸브를 통하여 층으로부터 배출시킬 수 있는데 이러한 유동성이 고체 취급에 유동화를 이용하는 장점이 된다.

(3) 고정층
고체층을 통한 압력강화와 각 입자의 항력과의 관계는 층 입자를 통한 굽어진 통로의 고체 경계에 유체가 미치는 전체항력을 추산하여 얻을 수 있다.
액체나 기체가 고체 입자층을 통하여 아주 낮은 속도로 올라가면 입자는 거의 움직이지 않으며 이 경우에 고체 입자층을 통한 압력강하는 Ergun Equation으로 주어진다.

참고자료

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