[공정제어]혼합조 실험 Pre-Report

소개

실제에 있어서 충격응답의 제약은 입력이 진정한 의미에 있어서의 충격함수인가 하는 문제이다. 이 문제는 혼합조의 실험에서 이해가 될 수 있다. 그리고 실험에서 얻은 충격응답은 혼합정도를 측정하는 수단이 될 수 있고, 또한 혼합공정에서의 impeller 의 회전속도와 blade크기 그리고 baffling등을 결정하는 기초자료가 된다.
조성은 직접적으로 제어하지 못하며, 여러 가지 물리적 특성을 이용하여 제어한다.
즉 전기 전도도, 밀도, 탁도, IR, UV 또는 pH를 제어함으로써 조성을 제어할 수 있다. 예를 들면, 알콜은 밀도를, SO2는 IR을, 용액중에 CO2는 전기전도도를 측정함으로써, 그 농도를 제어할 수 있다.

목차

1.서론
2.이론
3.실험방법
4.참고문헌

본문내용

1. 전기전도도 측정
교반 혼합조내에 혼합이 잘 되는 소량의 액체를 주사하여 그 농도변화의 응답을 기록함으로써 충격응답을 얻을 수 있다. 만일 응답시간보다 매우 짧은 시간사이에 주사를 완료하였다면, 충격입력으로 가정할 수 있으며 또한 교반조의 부피에 비해 주사된 양이 소량이면 밀도변화는 무시할 수 있다. 이러한 조건에서 그림 2-1과 같은 교반 혼합조에 대한 물질수지를 세우면
축적 속도 = 입력 - 출력
(2-1)

여기서, Q : 정상상태에서 부피유속
V : 탱크부피
Cin : 탱크로부터 유출되는 유체농도
C : 탱크로부터 유출되는 유체농도
Cave : 탱크내의 유체의 평균농도

만일 혼합이 완전히 이루어지도록 impeller의 회전속도가 충분하고 V가 일정하다면 Cave가 되므로 (2-1)식은 (2-2)식으로 표시할 수 있다.

(2-2)

그림 2-1. Stirred Tank Mixer

를 시간상수 τ로 놓고 탱크내의 초기농도가 0이라면
C(0) = 0
그러므로 식 (2-2)를 Laplace 변환하면
(2-3)
식 로 부터 이 계의 단위충격에 대한 충격응답은
(2-4)
식 (2-4)는 출력변수가 농도이므로 RTD( Residence Time Distribution )라 부른다. 그러나 입력주사 시간이 한정된 짧은 시간 이상일 때는 그림 1-8 및 그림 1-9와 같은 결과가 나타난다.
그림 2-2는 같은 양을 각각 다른 시간 동안에 주사한 입력에 대한 응답을 나타낸 것이다. 그림 2-2에서 측정된 응답과 RTD곡선과 비교되었는데 그 차이는 순간적인 입력주사가 수행되지 못한 것에 원인이 있다. 이 그림에서 보면 주사시간이 짧으면 짧을수록 응답은 RTD 즉 충격응답에 접근한다. 실제에 있어서 충격입력으로 볼 수 있는 입력에 대한 응답은 RTD와 차이가 나는 것을 발견할 것이다. 이것은 이상적으로 혼합되지 못한 것에 기인한다. 이 두 곡선의 차이 (예를 들면 면적의 차이)를 혼합도( degree of mixing )라 한다.

참고자료

· 없음