[반응현상실험] 고정층,유동층(Fixed Bed, Fluidized Bed) 결과레포트 및 엑셀파일

소개

안녕하세요 화학공학과 재학생입니다.
올리는 모든 자료는 직접 작성하여 제출했던 자료들이며
4년동안 실험과목 모두 A+ 성적을 받은 레포트입니다.
감사합니다:)

반응현상실험의 커리큘럼 중 고정층과 유동층의 실험 결과에 대한 결과레포트입니다.
총 8페이지의 분량이며 본 레포트를 작성할때 쓰였던 엑셀파일이 함께 포함되어 있습니다!
*본 실험에 대한 예비레포트는 별개로 판매중입니다*

목차

1. 실험방법

2. 실험결과

3. 결과값의 고찰
(1) 고정층과 유동층을 사용하는 이유는 무엇인가? 각각의 특징을 써라.
(2) 압력강하와 유속에 대한 그래프를 도시하시오. 최소 유동화 속도를 구하고 그 개념을 서술하여라.
(3) 레이놀즈수에 따라 Ergun Equ.의 점성항력과 관성력 중 어느것의 영향을 받는지를 고찰하라.

4. 참고문헌

본문내용

-고정층(Fixed Bed)
고정층이란 유체의 속도를 증가시켰을 때 고체입자는 움직이지 않아 입자층의 높이는 변하지 않지만 압력강하는 조금 변하는 상태를 말한다. 고체입자가 매우 작고 입자사이로 흐르는 유체의 흐름이 층류일 때 고체 입자층에서의 압력강하는 빈 관 속에서의 유속에 비례한다. 따라서 용기 내에 고체 입자를 충전하여 고정된 층을 의미하며, 층이 고정되어 있는 상태이기 때문에 모양, 크기, 용량 등을 자유롭게 선택할 수 있으므로 설계에 대한 자유도가 높다. 이러한 장점으로 가스의 흡수, 흡착, 증류, 유출 등에 쓰이는 충전층이나 접촉 반응 장치의 촉매층 등의 여러 장치에 사용되고 있다.

-유동층(Fluidized Bed)
유체의 유속을 점점 증가시키다보면 특정 유속에 도달하였을 때 입자에 가해지는 유동저항과 중력이 같게 되어 고체입자가 작용하는 항력과 압력강하가 증가하며 유체 중 고체 입자가 뜨게된다. 이때 분립체는 끓고 있는 액체처럼 쉽게 유동하는 상태가 되며 이러한 입자층을 유동층이라고 한다. 유동층의 윗면은 수평으로 유지되며, 큰 물체는 현탁액에 대한 상대적인 밀도에 따라 가라앉거나 뜨게된다.
이는 고정층과 반대되는 개념으로 유동화를 관찰할 수 있다. 유동화란 가스나 액체 등의 연속상 내에서 분산상인 고체입자가 연속상이 공급하는 운동에너지에 의하여 유체와 유사한 운동을 나타내는 현상이다. 고체 입자를 통한 유체의 상향흐름은 자연계에서 다공성 매체를 통한 지하수 또는 원유 등에서 관찰이 가능하다. 유동화 고체는 액체처럼 관이나 밸브를 통해 층으로 배출이 가능한데 이러한 유동성이 고체 취급을 수월하게 해주는 장점이 된다. 또한 입자의 활발한 반응으로 반응기 내의 열전달이 뛰어나고, 거의 등온상태로 유지되며 간단히 작동시킬 수 있다. 또한 고체의 취급이 수월하기 때문에 대규모 조작에 적합하여 유동층은 물리적 공정 또는 화학적 공정을 통하여 광범위한 분야에 사용되고 있다.
하지만 입자의 마모현상으로 부식이 쉽게 일어나며 입자의 손실이 생기게 된다.

참고자료

· 2019년도 단국대학교 화학공학과 반응현상실험 실험실습 교안 ver 1.4