[화학공학실험 보고서 만점] 관류 흐름 반응 장치 실험 결과보고서

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본문내용

실험제목: 관류 흐름 반응장치

실험목적
관류 반응기는 반응공학의 기본적인 반응 과정 값들을 실험을 통해 얻고자 고안된 장치로 다음의 3가지 반응공학 실험을 진행할 수 있다.

1) 일정한 농도에서 반응물 온도 변화에 따른 반응속도 상수(k) 구하기.

2)온도 변화에 따른 속도상수 값으로부터 Arrehenius Plot을 이용한 활성화에너지 (Activation Energy; Ea)구하기.

3) 관류 반응기의 체류시간 측정.

이론적 배경
1) 관형반응기 (PFR : Plug flow reactor)
- 대부분 항상 정상상태에서 운전되는 연속 흐름 반응기 중의 하나이다. 기상반응에서 주로 이용되며, 반응기의 길이에 따라서 반응물은 흘러가며지속적으로 쓰여 없어진다.
- flow field (흐름장)가 플러그 흐름이며, 반경 반향에서의 유량과 농도, 온도의 변함 등이 존재하지 않는다. 한 단면에서 이렇게 3가지가 동일하고 거리에 의해 지속적으로 변화한다. (플러그 흐름 반응기로 생각 가능함.)
- 장점: 움직이는 부품이 없어 비교적 유지와 보수가 수월하다. 보편적으로 반응기의 부피 당 전화율이 흐름 반응기 중에서 제일 높다.
- 단점: 반응기 내부의 온도를 변화시켜 맞추는게(조절하는게) 어렵다. 만약 발열반응일 경우 국소 고온점이 나타날 수 있다.

2) 반응속도 식
- 제헌반응물이 계산을 할 때 기준이 되며, 소실되는 속도는 반응물의 농도와 반응기 내부의 온도에 의존한다.
-반응속도의 온도에 대한 의존도는 반응속도 상수 k로 표현되며, 농도의함수와 함께반응속도는 속도법칙이라는 다음 식으로 표현 가능하다.
-화학반응식의 반응속도식과 이에 필요한 속도법칙은 실험적으로 구해야한다.반응속도는 농도의 함수에 의존하는데, 이를 구하기 위해서는 멱수법칙을이용한다.

참고자료

· 남영우 (2010). (최신) 화학공학실험, 숭실대학교출판부, p.257~263
· Scott H. Fogler ; 박인수 외 옮김 (2016). 화학반응공학 제4판, 프로텍미디어, p.47~54, p.125~127, p.135~136
· Douglas A. Skoog ; 분석화학연구회 옮김. (2016). (스쿠그의) 분석화학강의 제9판, 사이플러스, p.319