[화학공학실험] 직렬 교반 반응 실험 예비보고서(A+실험레포트)

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2021.03.22
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2016.10
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소개글

"[화학공학실험] 직렬 교반 반응 실험 예비보고서(실험레포트)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 이론
1) 반응기(Reactor)
2) CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)
3) 직렬 CSTR(Serial Continuous Stirred Tank Reactor)
4) CSTR의 몰수지식(Continuous Stirred Tank Reactor’s Mole Balance Equation)
5) Macroscopic Mass Balance(실험에서 사용할 공식)
6) 교반(Agitation)
7) 시상수(The Time Constant)
8) 전도도(EC)의 측정

4. 실험 준비물 (기구 및 시약)

5. 실험 방법
1) 장치의 기본 작동 방법
2) 실험 1 - 계단 추적자 방법에 따른 3개 탱크의 변화와 응답속도 측정
3) 실험 2 - 펄스 입력에 따른 3개 탱크의 변화와 응답속도 측정
4) 실험 3 - 주입유량변화에 따른 3개 탱크의 변화와 응답속도 측정
5) 실험 4 - 용액을 교반하지 않았을 때의 3개 탱크의 변화와 응답속도 측정

본문내용

1) 반응기(Reactor)
반응기는 화학반응을 일으키기 위한 기구이며, 최적조건으로 화학반응의 최대 효율을 발생시키기 위한 기구이다. 화학 반응은 반응 물질의 농도, 온도, 압력, 시간, 촉매 등에 영향을 받고, 반응장치에 있어서는 물질이동 및 열 이동에 큰 영향을 받기 때문에 이들을 만족하도록 하는 구조형태에 적합한 반응기를 선정하는 것이 중요하다.
형태나 크기는 여러 가지인데, 크게 회분식(batch)과 연속식(continuous)으로 분류할 수 있다. PFR(Plug-Flow Reactor)와 CSTR(Continuous-Stirred Tank Reactor)는 연속식 반응기의 가장 흔한 형태이다.
균일반응을 대상으로 하는 반응기 종류는 형상, 조작법, 온도분포 등의 관점에서 구분 할 수 있다. 불균일 반응의 경우에는 보다 다양한 종류가 있다.
• 형 상 : 교반탱크형(stirred tank), 관형(tubular)
• 조작법 : 회분식(batch), 연속식(continuous), 반회분식(semi-batch)
• 온도분포 : 등온반응기(isothermal), 비등온반응기(non-isothermal)

2) CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)
연속교반탱크반응기라고도 불리며 강한교반이 요구될 때 사용된다. 또 정상상태(steady-state)에서 작용하는 연속반응기이며 이 때문에 반응기 내부에 축적되는 물질이 없다. 이 반응기는 반응기에 원료가 도입되면 완전히 혼합되어 공간적으로 균일한 상태를 이룬다. 따라서 반응기 내의 모든 점에서 온도와 농도, 반응속도는 동일하며 반응기 배출흐름의 상태는 반응기 안에서의 상태와 같다. 이 반응기는 완전혼합반응기 또는 역혼합반응기(back-mixing reactor)라고도 하고, 강한 교반이 필요할 때 주로 사용하며 구조가 간단하고 온도조절이 쉬운 이점이 있어서 공업적으로 많이 쓰인다.

참고 자료

화공생물공학과 공동집필, Experiment for Chemical & Biochemical Engineering, 동국대학교, Second Semester 2016, pp.36-53.
단위조작, 이화영 외 2인, McGraw-Hill, 7th edition, pp.205-245.
반응공학, 장현태 외, 동화기술교역, 1999, pp.21-23.
화학공학실험, 성기천 외, 사이텍미디어, 2000, pp.527-528.
공정해석 및 제어, Donald R. Coughanowr, 도서출판 희중당, 1991, pp.56-57, pp.70-71.
화학 공정제어, 도서출판 아진, James B. Riggs, 2000, pp.146-147.
화학반응공학, 신채호 외, 동화기술, 2006, p.140.

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