물질전달-충전탑,충전물,압력손실에 대한 특성 조사

소개

물질전달 시간에 배우는 충전탑 및 충전물에 대해 조사하고 충전물의 각 특성 압력손실등에 대해 조사한 레포트입니다.

목차

① 충전탑
② 충전물(packing). 충전물의 조건
③ 충전물의 조건

본문내용

③ 충전물의 조건
◎ 가격 : 단위체적당의 충전물 가격을 조사한다. 일반적으로 금속제의 충전물보다는 플라스틱제가 싸다.
◎ 낮은 압력손실 : 같은 액기비와 같은 기-액접촉면적을 갖는 충전층에서 나타내는 운전 압력손실이 적어야 한다. 압력손실은 가스의 유동저항에 기인하며 유동저항은 충전된 충전층의 공극률에 좌우된다. 하지만 대형 탑 내에 충전된 구형(공모양)의 충전물의 경우에 있어서는 그 크기에 관계없이 공극률은 ε=0.35 정도로 모두 같다. 그렇다고 해서 큰 구형의 충전물의 단위 충전고 당의 압력손실이 작은 구형 충전물의 경우와 같지는 않다. 그 것은 대형의 충전물 사이에서 이루는 가스 유동 통로가 상대적으로 작은 충전물의 경우보다 커지게 되며 같은 가스의 유동속도에 대해서도 서로 다른 Reynolds수를 나타내게 된다. Reynolds수는 유동통로의 직경에 대해 Re ＝ VD / υ 이므로 대형 충전물의 경우가 레이놀즈 수가 커지게 되고 마찰계수가 감소하게 되어 작은 압력손실을 나타내게 된다. 또한 충전층에서 압력손실은 Spray되는 액의 유량에 대한 함수가 된다. 액의 Spray 유량이 증가하게 되면 충전물을 덮고 있는 액막의 두께가 두꺼워지게 되고 충전층 사이의 가스 유동 통로는 좁아지게 되어 압력손실은 커지게 된다.
◎ 내부식성 : 충전물의 재질은 운전되는 가스는 흡수액 및 방응생성물에 의해 부식되어서는 안된다. 일반적으로 내부식을 위해 충전물의 재질로는 플라스틱이나 세라믹(Ceramic, 자기)이 사용된다.
◎ 큰 비표면적 : 충전물은 비표면적 (a, m2/m3, areafactor)이 커야 한다. 즉 단위 체적당 충전물이 갖는 표면적이 커야 한다. 큰 비표면적이란 큰 기 액접촉면적을 의미하므로 같은 조건에서 운전되는 경우 비표면적이 큰 충전물에서의 흡수 효율이 커지게 된다.
◎ 기하학적 모양과 액 분배기능 : 충전물의 모양은 충전시 서로 포개져서 엉킨모양(Nesting)이 되거나 Channeling을 일으켜서는 안된다. 이러한 엉킴 현상이나 Channeling현상은 그 충전물이 가지고 있는 비표면적을 최대한으로 이용할 수 없게 한다. 또한 사면(死面, 액에 의해 적셔지지 않는 부분)을 형성하지 말아야 하며 공급된 액이 골고루 분산될 수 있는 구조라야 한다. 이러한 측면에서 선구조 충전물들은 많은 장점을 가지고 있다. 즉 위에서 열거한 엉킴현상과 공동현상이 적으며 액분산이 골고루 될 수 있는 충전물들은 부하점(Loading) 및 익류점(Flooding, 홍수점)이 늦게 오며 운전압력 손실도 적다.
◎ 온도 : 충전탑의 운전온도가 높을 시에는 충전물의 온도에 대한 특성이 충분히 고려되어야 한다.
◎ 구조적 강도 : 충전물은 충전시의 압력 및 취급시 파손을 방지하기 위해 구조적으로 튼튼한 강도를 가져야 한다.
◎ 무게 : 충전물은 충전시 충전물 지지대 및 탑동체 기타 구조물 등에 응력적인 부담을 주지 않기 위해 가벼워야 한다.
◎ 설계의 용이성 : 충전탑 설계에 있어 충전층에서의 물질 전달 계수와 압력손실을 정확하게 예측하는 것은 매우 중요한 부분 중 하나이다. 따라서 자사의 제품에 대한 정확하고도 풍부한 자료를 공급할 수 충전물의 사용은 설계를 용이하게 한다.

참고자료

· 없음