반응현상 고정층 유동층 실험

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험 장치
4. 실험 준비물
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 결과값의 고찰
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
(1) 고정층과 유동층의 mechanism을 이해한다.
(2) 고정층 및 유동층에서 압력손실과 유체의 유동조건과의 관계를 조사하고, 고체 입자와 층의 높이에 따른 유동화 속도를 구하여 계산값과 이론값을 비교 검토한다.
(3) 유동층의 유동특성을 실험하여 유동화에서 중요한 역할을 하는 변수들 간의 상호 관계를 파악한다.

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

(2) Fixed Bed
고체층을 통한 압력강하와 각 입자의 항력과의 관계는 총 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 Eq.으로 주어진다.

(3) Fluidized Bed
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, 큰물체는 현탁액에 대한 상대적인 밀도에 뜨거나 가라앉는다. 유동화 고체는 액체처럼 관이나 밸브를 통하여 층으로부터 배출시킬 수 있는데 이러한 유동성이 고체 취급에 유동화를 이용하는 장점이 된다.

(4) 유동화 조건
층에서의 압력강하는 유효속도에 비례한다. 속도를 점점 크게하면 압력강하는 증가하지만 입자는 움직이지 않고 층 높이는 그대로 유지된다.

참고자료

· 반응현상실험 , 단국대학교 화학공학과, 2022, 55~62쪽
· McCabe의 단위조작 7판
· Wilkes, J.O., Fluid Mechanics for Chemical Enginneers
· 물의 밀도와 체적
· https://blog.naver.com/jhs1299/220494204946