RTD (Residence time distribution)

최초 등록일
2008.07.12
최종 저작일
2008.05
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RTD 메인레포트.

매틀랩소스포함

서강/화공요소실험/

목차

Ⅰ.Data & Result
1. 실험 Data
ⓐ 4월 14일
ⓑ 4월 27일
2. CSTR
ⓐ 200 RPM
ⓑ 700 RPM
ⓒ 1500 RPM
3. PBR
ⓐ 100%
ⓑ 70%
ⓒ 40%
ⓓ 값
Ⅱ. Discussion
Ⅲ. Reference
Ⅳ. Matlab source

본문내용

이번 실험에서는 반응기 입구에서 tracer를 impulse 형태로 일시에 투입 한 후 배출구에서 시간에 따른 tracer의 농도 변화를 관찰함으로써 CSTR, PBR 반응기의 체류시간 분포를 측정해 보았다.
우선 실험에 들어가 CSTR의 교반속도에 따른 농도변화를 관찰하였다. 가장 먼저 Tracer로 쓰일 잉크용액을 만들기 위해 0.3g잉크를 3000ml물에 녹여, 0.00999%의 희석용액을 만들었다. 그러고 나서 CSTR반응기의 액체의 위치가 정상상태인지 확인한 뒤, 교반기를 각각200rpm, 700rpm, 1500rpm으로 맞추고 희석된 잉크용액 100ml를 넣어 주입시간을 측정하고, labview를 통해 농도그래프를 확인하였다.
여기서 의 값은 미리 짜여진 matlab 파일을 통해 구할 수 있었고, 위의 식을 matlab을 통해 코딩하여 이상적인 PFR의 그래프를 얻을 수 있었다.
우리가 matlab을 통해 구현한 그래프들을 살펴보면, 우선 CSTR의 경우 완전 혼합흐름을 가정하고 실험을 하였기에 1차 공정 모델에 가까울 것이라는 가정을 세웠으나, 200, 700, 1500rpm에서 모두 이상적인 1차 공정보다는 2차 공정 모델에 가까움을 볼 수 있었다. 위의 그래프들의 2차 공정모델은 1차 공정모델과 그 형태가 별 차이가 없어 보인다. 그러나 자세히 확대하여 보면 (그림 1)과 같은 그래프를 볼 수 있다. 그래프에서 보듯이 1차 공정과는 다르게 잉크가 주입된 뒤 피크가 치솟았다가 다시 감소하는 특성을 볼 수 있었다.
이것은 우리가 실험에서 쓰인 반응기는 하나의 반응기였기 때문에 CSTR의 완전 혼합을 가정하였지만 실험시의 찍은 (그림 2)처럼 불감영역을 동반하여 이상적인 1차 반응모델이 아니었다고 생각 할 수 있다. 그리고 2차 반응모델에 더 가까웠으므로 우리 실험에 쓰인 반응기에서의 혼합을 생각해보면, 한 반응기내에서 2번의 혼합이 이루어지므로 (그림 3)과 같은 그림으로 반응기내의 혼합이 이루어 질 것이라고 예상 해보았다.

참고 자료

- 화학반응공학 / 동임절치,천정오 / 대영사 /
- 화학반응공학 / H. Scott Fogler / 송승구 역 / 아진 / 2000
- MATLAB 입문과 활용/ 김용수 / 높이깊이 / 2001
- RTD실험 메뉴얼

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