[화학공학 전공실험]고정층과 유동층 실험

소개

(1) 고정층과 유동층에서 유체 압력손실을 측정하고 계산한다.
(2) 유동화의 조건을 이해하고 최소유동화속도를 측정한다.
(3) 유동화의 형태를 관찰하고 이해한다.

목차

1)고정층(fixed bed)
2) 유동층(Fluidized bed)
유동층의 팽창 (expansion of fluidized beds)
실험방법
결과및고찰

본문내용

♠ 유동층
고체입자가 흐르는 유체속에 완전히 떠있어 마치 유체자체가 고체 입자를 함유하는 진 한 유체가 되는 상태.
♠ 고정층
유체의 속도를 증가시키면 고체입자는 움직이지 않아 입자층의 높이는 변하지 않고 압력강하는 조금 더 변하는 상태.
고체입자가 매우 작고 입자사이로 흐르는 유체의 흐름을 층류로 하였을 때 고체 입자층 에서의 압력강하는 빈관속에서의 유속에 비례.

2. 유동층의 팽창 (expansion of fluidized beds)
어떤 형태의 유동화이거나 유효속도가 증가하면 층이 팽창한다. 전체 압력강하는 일 정하게 유지되므로, 단위길이당의 압력강하는 이 커질수록 줄어든다.
유동층의 팽창층 높이는 다음식으로 구한다.

입자상 유동화에서 입자사이 흐름이 층류이면

또 팽창층 높이는 으로부터 구할 수 있다.

유동층에서 와 관계식은 Lewis, Gilliland, and Bauer의 실험식을 쓴다.

where, m → McCabe, Fig.7.13

(2) 실험 방법 :
(1) 입자의 밀도와 공극율 측정
① 유리구슬의 sample을 일정량 취하여 부피와 질량을 칭량한다.
② mass cylinder에 유리구슬을 넣고 구슬표면까지 들어가는 물의 양을
측정한다.

(2) 압력강하 측정
① 탱크에 물을 2/3 정도 채워 준다.
② 건조된 유리구슬 일정량을 취하여 질량을 칭량하고 column에 약 30 cm 되게 채운다.
③ 각 지점의 수두차를 측정하는 배수 밸브를 닫아 놓는다.
④ column tank 하부에 있는 배수 밸브를 닫아 놓는다.
⑤ rotameter의 control valve를 열어놓고, pump를 가동시켜 column으로 물이 공급되면
유량계를 약 10 L/min 정도로 조정한다. 이 이상의 유량에서는 입자가 넘쳐 흐르게
되므로 주의해야 한다.
⑥ column에 달린 각 지점의 밸브를 열고 manifold관에 공기가 없도록 조작한다.
⑦ column 상단부의 마노미터 측정밸브만 열고 다른 부위의 밸브는 닫는다.

참고자료

· ⑴ McCabe/Smith/harriottunit, Unit operations of chemical engineering, 6th ed
· McGraw-Hill (2001)
· ⑶ 김혁준, 단위 조작 실험, 경남 대학교 출판부(1998)
· ⑵ http://www.happycampus.com/pages/2002/05/30/D1096468.html