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레이놀즈수 측정

목차1.개요2.실험 이론3.실험 방법4.실험 결과5.결론 및 고찰1.개요레이놀즈 수는 유체 동역학에서 가장 중요한 무차원의 수중 하나이며 다양한 유체 현상을 기술하는 데에 있어 유체의 흐름을 예측하는 데 사용되는 숫자이다. 레이놀즈 수는 유체의 밀도 및 점성 계수, 유체의 속도, 특성 길이에 의존한다. 위 실험에서는 레이놀즈 실험 장치를 사용하여 물의 유속에 따른 물의 흐름 변화를 색소유선을 통해 시각적으로 확인하여 레이놀즈 값을 구해보고 실험한 결과 값의 레이놀즈 수와 이론상의 레이놀즈 수를 비교하여 본다. 실제로 동일한 레이놀즈 수 자체만으로는 유체 흐름의 유사성을 담보할 수 없지만, 레이놀즈 수가 일치할 때 유사한 유체 흐름 패턴이 나타나는 경우가 많기 때문에 매우 중요한 지침으로 사용된다.1-1 그림 모식도2.실험 이론유량 : 하천이나 개수로(開水路), 관 속을 흐르는 액체에 대해, 유선(流線)과직각인 단면을 단위시간에 통과하는 수량(水量)유수(流水)의 단면적을 A, 유수의 평균 유속을 V라 하면 유량 Q=AV로 나타내며,그 단위는 ℓ/s, ㎥/s 등으로 표시질량유량 : 단위 시간에 어떤 단면을 통과하는 유체의 질량유체 : 액체, 기체, 증기 등을 통틀어서 일컫는 말2-1 점섬 유동과 비점성 유동유체운동은 크게 점성유동과 비점성유동으로 분류 가능비점성유동(inviscous flow) : 점성효과가 유동에 별다른 여향을 미치지 못하여 무시되는 경우점성유동(viscous flow) : 점성의 효과가 유동장에 미치는 영향이 무시될 수 없을 정도로 큰 경우점성유동에는 배관유동이나 개수로 유동 등 다양한 형태의 내부유동이 포함된다. 이와 같은 유동에서 점성영향으로 인해 상당한 손실이 야기되는데, 파이프라인을 통한 기름이나 가스의 수송에서 큰 에너지 손실이 발생하는 것이 바로 이 때문이다. 벽면에서 속도가 영이되게 하고 전단응력을 발생시키는 점착(no-slip)조건이 이러한 손실을 야기한다.2-2 임계속도와 레이놀즈수와의 관계실제 유체의 흐름 상태를 임의적으로 발생시켜 가시화하여 시각적으로 층류, 난류, 하임계 상임계의 유동상태를 관찰하여 레이놀즈 수를 계산하여 비교한다.Reynolds는 위 식으로 정의되는 변수의 무차원수를 레이놀즈 수를 제안하였다. Re수가 크면 난류가 되고 Re수가 작으면 층류가 된다.여기서, Q = 유량V = 유체의 평균 유속ρ = 유체의 밀도D = 관의 지름μ = 유체의 점도v = 유체의 동점도관에서의 점성 유동은 층류와 난류로 구분된다. 유동이 층류 또는 난류가 발생하는 이유는 유속조절에 따라 달려있다. 만약 층류 유동상태에서 유속의 흐름이 증가한다면 유동은 난류가 되며, 반대로 유속이 감소한다면 유동은 층류 상태를 유지할 것이다.또한, 층류 : Re < 2100전이구역 : 2100 < Re < 4000난류 : Re > 4000하임계레이놀드수 : 2100상임계레이놀드수 : 4000레이놀즈 수의 이론적 값이다.층류: 유체의 입자가 서로 층을 이루면서 일정하게 층층히 흐르는 상태이때 물의 유선은 교차 되지 않는다.유체의 흐름의 속도가 느리고 질서 정연한 흐름으로 관성력에 비해 점성력이 지배 하는 흐름이다천이흐름: 레이놀즈 수가 2100과 4000사이에 있는 유동으로 층류와 난류의 상태가 불규칙한 형태로 전환되는 유동상임계 레이놀즈 수:층류에서 난류로 변할 때의 레이놀즈 수하임계 레이놀즈 수:난류에서 층류로 변할 때의 레이놀즈 수난류: 유체 입자가 아주 불규칙한 운동을 하며 각 점에서 속도의 크기와 방향이 시간적으로 변동하고 심한 운동량의 변화를 일으키며 복잡하게 흐르는 상태유체가 급격히 흐르고 무질서한 흐름으로 점성력에 비해 관성력이 지배하는 흐름이다.2-3 완전발달흐름과 전이길이경계층(boundary layer) : 흐르는 유체 중에서 고체경계(관벽)의 마찰영향을 받는 영역유체는 관 입구에서부터 경계층이 형성되기 시작하여 계속 흐를수록 경계층이 발달되어 마침내는 경계층이 관 단면 전체를 차지하게 되어 속도분포가 완성되며, 이 속도분포는 이후 흐름에서 변하지 않고 계속 유지된다. 이처럼 속도분포가 변하지 않는 흐름을 완전발달흐름(fully developed flow)이라 한다.관 입구에서부터 완전발달흐름이 형성되는 곳까지의 관길이를 전이길이(fransition length)한다.층류 :L _{t} =0.05Re TIMES DL _{t`} :`전이`길이#D`:`관의`지름난류 :L _{t} =40 SIM 50D실험 장치- 전체크기 : 1,500(W) X 300(D) X 1,300(H)(㎣)- 수조의 크기 : 1,350(W) X 300(D) X 350(H)(㎣) , 수조의 재질 : Acryl 8.0t ?- 측정관의 크기 : 관의 내경 φ 20㎜ X 관의 길이 1,000㎜ , 측정관의 재질 : Pyrex Glass- 색소통의 크기 : 원통 Ø 70 X 250㎜ , 색소통의 재질 : Acryl- 색소 토출구 : Ø 1.0㎜ SUS Needle pipe- 유량 조절 밸브 : 20A 글로브 밸브- 색소 조절 밸브 : 1/8 니들 밸브3.실험 방법1. 실험 장치를 수평이 되도록 견고하게 설치하고 배수 밸브가 완전히 잠겨져 있는지 확인하고 급수 밸브를 수두탱크와 연결한다.2. 색소통(Ink Bottle)의 벨브를 잠근 후 색소액을 4/5정도 채워준다.->이때 색소액은 포화농도의 메틸렌블루 용액을 사용한다.3. 수면을 일정하게 유지하여 주기 위하여 overflow pipe를 넘쳐흐를 때까지 수조에 물을 공급한 후 수조 내의 온도를 측정한다.4. Overflow 상태로 일정한 수면이 유지되면 실험에 필요한 유속으로 Control Valve를 조정하여 측정관 안으로 흐르는 물의 유속이 안정된 것을 확인한다.5. 색소통의 밸브를 열어 물의 유속변화에 따른 색소의 흐름을 관찰한다.6. 유량 밸브를 서서히 열어 그에 따른 흐름상태(층류->전이상태->난류)를 관찰하고 정확한 유량을 측정하기 위해 메스실린더에 일정한 유량을 받아 측정하는 동시에 시간도 측정한다.7.같은 방법으로 3회 이상 유량을 측정한다.점성계수0.958cp수온22℃물의 동점성계수0.00960cm ^{2} /s관의 직경2cm밀도0.9978g/cm ^{3}관의 단면적3.14159cm ^{2}4.실험 결과점도의 단위는 1s 사이에 유체가 1cm 이동하는 상태를 기준으로 1P라 칭한다. 하지만 1P의 단위는 너무 크기 때문에 실제로는 1/100을 의미하는 CP를 사용한다. 점도의 종류로는 절대점도와 동점도가 있다. 절대점도는 중력을 무시한 점도로 흘러내리는 유동적 상태에서 그 물질의 운동방향에 거슬러 저항하는 끈끈한 정도를 절대적 크기로 나타낸 수치이다. 이는 유체 그 자체의 고유한 점성 저항력을 나타내는 지표로도 사용할 수 있다. 동점도는 중력을 고려한 점도를 뜻한다. 이 점이 절대점도와 차이이다. 이는 점도를 유체의 밀도로 나누어 계산한다.수온 22℃의물의 점도 :mu =0.958`cp->0.958 BULLET 0.01g/cm BULLET s물의 밀도 :rho =0.9978g/cm ^{3}물의 동점성계수 :nu = {mu } over {rho } = {0.958 BULLET 0.01g/cm BULLET s} over {0.9978g/cm ^{3}} =0.00960cm ^{2} /s층류 결과유량{Q=} {{V}} OVER {{t}} {~~~~~~ LEFT [} {{cm}} ^ {{3}} {/s RIGHT ]}이 식을 사용하여 구한다1회:{78cm ^{3}} over {10.24s} =7.6cm ^{3} /s2회:{76cm ^{3}} over {10.21s} =7.4cm ^{3} /s3회:{76cm ^{3}} over {10.20s} =7.5cm ^{3} /s유속V={Q/A~~~~~~ LEFT [cm/s RIGHT ]} 이 식을 사용하여 구한다.1회:{7.6cm ^{3} /s} over {3.14cm ^{2}} =2.4cm/s2회:{7.4cm ^{3} /s} over {3.14cm ^{2}} =2.4cm/s3회:{7.6cm ^{3} /s} over {3.14cm ^{2}} =2.4cm/s층류의 레이놀즈 수1회:{2cm BULLET 2.4cm/s} over {0.00960cm ^{2} /s} =5002회:{2cm BULLET 2.4cm/s} over {0.00960cm ^{2} /s} =5003회:{2cm BULLET 2.4cm/s} over {0.00960cm ^{2} /s} =500이론상 층류의 레이놀즈 수는{Re LEFT

공학/기술| 2022.01.16| 11페이지| 1,500원| 조회(258)

레이놀즈수, 임계속도, 유체운동, 비점성 유동

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관류흐름 실험

목차1.개요2.실험 이론3.실험 방법4.실험 결과5.결론 및 고찰1.개요관류흐름실험장치를 사용하여 실험을 진행한 후 일정한 온도에서 반응물의 농도 변화에 따른 반응속도 상수 K값 구하기, 온도 변화에 의한 속도상수 값으로부터 활성화 에너지 구하기, 관류 반응기의 체류시간분포(RTD)구하기를 진행하였다.2.실험 이론반응기: 석유화학공업이나 메탄올, 암모니아의 합성화학공업 등의 촉매화학 반응용에 사용되는 것반응기는 조작 방식에 따라 회분식(배치식) 반응기, 유통식(플로식) 반응기, 반회분식 반응기로 분류된다.회분식 반응기: 원료를 한 번 넣으면 목적을 달성할 때까지 반응을 계속하는 방식유통식(플로식) 반응기: 원료를 지속적으로 공급해서 제품을 끌어내는 방식반회분식 반응기 처음 원료를 넣고 반응이 진행되면 또 다른 원료를 첨가하는 방법반응기의 종류회분반응기(Batch Reactor)회분 반응기는 가장 일반적으로 사용되는 반응기 종류로 소규모 운전이나 완전히 개발되지 않은 새로운 공정의 시험, 고가의 생성물 제조, 그리고 연속 조작으로 전환하기가 용이하지 않은 공정들에 대해 사용된다. 장점으로는 반응물을 반응기에 장시간 놓아 둘 수 있어서 높은 전화율을 얻을 수 있고 단점으로는 한번 반응 완료 후 세척이나 준비를 위해 휴지기간을 가지기 때문에 단위 생산량당 인건비가 비싸고 대규모 생산이 어렵다. 추가로 반회분 반응기가 있는데, 회분반응기와 같은 단점을 지니고 있지만 온도 조절이 용이하다는 장점과 반응물 중의 성분의 농도를 낮게 유지함으로써 원하지 않는 부반응을 최소화시킬 수 있는 특징을 가지고 있다. 액-액 반응이나, 기-액 반응 등에 주로 이용되며 기체가 액체내부에서 분사되는 방식을 통해 이루어지는 2상 반응에서도 사용된다.2. 흐름식 반응기2-1 연속교반탱크반응기(CSTR)연속적으로 운전되는 교반탱크로서 강한 교반이 요구될 때 사용된다. CSTR은 주로 액상반응에 사용되고 단독으로 사용되거나, 여러 개의 CSTR이 연결된 것 중의 일부분으로서 사용될 수도 있다. 도입된 물질의 흐름이 흐르는 축 방향 혼합 없이 방사방향만의 혼합이 일어나며 흐르는 플러그 흐름인 반응기라 보면 된다. 장점으로는 상대적으로 유지 관리가 쉽고 흐름반응기 중에서 반응기 부당 전화율이 가장 높고 단점으로는 반응기 내의 온도 조절이 어려우며, 반응이 발열반응일 때는 국소고온점(hot spot)이 생길 수도 있다.PFR과 CSTR 비교분석(장단점)장점1. PFR유기물 제거 효율이 높아 동일한 제거효율을 얻기 위한 포기조 소요용량이 적다.부하변동에 대하여 점감식 포기법. 계단식 포기법 등으로 대처할 수 있다.2. CSTR유독물질이 순간적인 포기조 내로 완전혼합 되므로 충격부하에 강하다포기조내 높은 MLSS 유지 및 DO 공급이 가능함.2) 단점1. PFR충격부하 및 부하변동에 민감하고 유입부에 BOD부하가 높아 DO가 부족하거나 불균형을 초래한다.2. CSTR동일한 용량의 PFR 보다 처리효율이 낮고 완전혼합에 필요한 동력이 많다.반응공학적 측면에서 반응차수, 반응속도상수, 활성화 에너지를 결정하는 방법은 다음과 같다. 다음과 같이, 반응차수를 아는 이성분 반응계를 생각해본다. 관형 반응기에서의 양론식과 반응속도식을 조합해보면, EtOAc(Ethyl acetate)와 NaOH의 반응은 1:1로 반응을 하는 것으로 알려져 있는데, k=반응속도상수, CA=NaOH의 농도(M) CB=EtOAc의 농도(M)α, β : 반응차만약, A와 B의 초기농도가 같고 기초반응으로 α, β 값이 같다면, 간단히 다음과 같이나타낼 수 있다.반응 속도 상수 k를 구하기 위해서 양변을 ln을 취하면,(6-3)위 식으로부터 등온에서 다른 농도에서의 와 값을 선형으로 plot 하여 기울기로부터 반응 차수를 결정하고 반응 속도 상수를 얻을 수 있다. 위처럼 같은 농도에서 여러 온도에서의 속도상수를 구할 수 있다. 이때 다른 온도에서의 속도상수는 Arrhenius식으로 표현되기도 한다.아레니우스 식 : 반응속도의 온도 의존성을 나타내는 식온도가 높을수록, 활성화 에너지가 낮을수록 반 분포로 근사적으로 exp(-Ea/RT)로 나타난다. 충돌수의 온도 의존성은 크지 않기 때문에 근사적으로 정수라고 하면 아레니우스식이 얻어진다. 즉, 반응속도의 대수를 절대온도의 역수에 대하여 그리면 직선이 되며 이 직선의 기울기와 절편으로부터 활성화 에너지 Ea와 빈도 인자 A를 얻을 수 있다. 이처럼 그리는 법을 Arrhenius plot이라고 부른다. 넓은 온도 범위에서는 A와 Ea는 온도에 따라 변하기 때문에 이 방법으로 얻어진 A와 Ea는 좁은 온도 범위에서만 유효하다. 이 장치는 에틸아세테이트와 수산화나트륨 간의 비누화 반응을 전제로 만들어졌다. (물론 적당한 안전문제만 고려된다면 다른 반응에 대한 실험도 가능하다.) 이 장치의 관류반응기는 반응기 Tube 내에서의 체류 시간으로 인한 반응특성을 얻을 수 있다. 반응물 도입농도를 어느 순간 펄스 형으로 증가시키고 배출 액에서의 그 농도가 체류 시간에 따라 어떻게 변하는지를 관찰하면 알 수 있다.3.실험 장치 및 방법장치의 구조 및 명칭시료 A,B 용액 공급 Tank시료 A,B 용액 공급 펌프예열장치와 유량계항온 수조폴리에틸렌 관현반응기반응생성물 저장 Tank전도도계Reactor tube : Φ 5mm x L 18.5m실험 방법시료의 공급 방법물 공급탱크로 증류수를 부어 항온조 내로 받는다항온조 컨트롤러를 사용하여 온도를 설정한다.시료탱크의 콕을 열고 시료를 공급하면서 예열장치의 온도를 설정한다.밸브를 조절하여 시료의 유량을 조절한다.펌프 전원을 넣고 V1, V4번의 밸브를 유량계의 부자가 다 떠오를 때까지 열어준다V2, V3번의 밸브를 부자가 300눈금의 위로 오도록 조절하고 V3, V6번의 밸브를 원하는 유량으로 조절한다역적정을 이용한 NaOH양 측정법반응기에 반응시킨 0.1M NaOH와 0.1M EtOAc를 추출한 뒤 20ml를 적정 플라스크에 취하고 0.1M HCl 10ml와 섞는다페놀프탈레인 지시약을 수 방울 떨어뜨린 후 0.1 M NaOH로 종말점까지 적정하고 소비된 양을 기록한다.4.실험 n)K 속도상수=203.43100ml/min1003.63lnK=5.315322200ml/min9.50.0052001.815300ml/min8.70.01376.92311.211/T=0.0033100ml/min일 때 생성물 농도(y): HCl의 양-NaOH의 양:200ml/min일 때 생성물 농도(y):300ml/min일 때 생성물 농도(y):직경 5mm 길이 18.5m 이므로 총 반응에 의한 부피는 0.363 L이므로100ml/min일 때 시상수 :200ml/min일 때 시상수 :300ml/min일 때 시상수 :K 속도상수=203.431/T=1/(30+273)K=0.0033/K온도조건40℃NaOH양(ml)생성물 농도(y)1/농도(y)=시상수(min)K 속도상수=55.096100ml/min10.1-0.00013.63lnK=4.009077200ml/min90.011001.815300ml/min8.50.01566.66671.211/T=0.003195온도조건50℃NaOH양(ml)생성물 농도(y)1/농도(y)=시상수(min)K 속도상수=203.43100ml/min10.3-0.00033.63lnK=5.315322200ml/min9.50.0052001.815300ml/min8.70.01376.92311.211/T=0.0030962) 온도와 속도상수 변화에 의한 Arrhenius plot에 의한 activation energy 구하기lnK1/T5.3153220.00334.0090770.0031955.3153220.003096136.1=-E/8.314(J/K*mol)E=-1131.5354 J/mol5.비고 및 고찰관류흐름실험장치를 사용하여 반응물의 농도 변화에 따른 반응속도 상수 K값 구하기, 온도 변화에 의한 속도 상수 값으로부터 활성화 에너지 값을 구하는 실험을 했다. 개요를 살펴보면 관류 반응기의 체류시간분포(RTD)를 구하는 것이 있는데 이번 실험에는 적용하지 않아 넘어갔다. 관류 흐름 반응기에서 각각의 온도 30도, 40도, 50도에서 NaoH와 EtOAc가 반응하여 시상수는 3.63min이다. 200ml/min일 때 생성물 농도는 0.005mol이고 1.815min이다. 300ml/min일 때 생성물 농도는 0.013mol이고 1.21min이다. 그래프를 그려서 속도 상수를 구해보면 203.43이 도출된다. 같은 방법으로 40도, 50도에서의 값을 구해서 그래프를 그려 속도상수를 구해보면 각각55.096, 203.43이 도출된다. 속도상수를 이용해서 activation energy를 구해보면 1131.53J/mol이 도출된다. 이론상으로는 그래프가 기울기가 음수 값이 나와야 하는데 이번 실험값으로 나타낸 기울기는 음수 값이 나오지 않았다. 유량 0.1L/min일 때의 유량 측정값이 잘못된 것이 원인이라고 생각된다.참고문헌 Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=506781&cid=42380&categoryId=42380" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=506781&cid=42380&categoryId=42380 Hyperlink "https://www.scienceall.com/%EB%B0%98%EC%9D%91%EA%B8%B0-chemical-reactor-%E5%8F%8D%E6%87%89%E5%99%A8/" https://www.scienceall.com/%EB%B0%98%EC%9D%91%EA%B8%B0-chemical-reactor-%E5%8F%8D%E6%87%89%E5%99%A8/ Hyperlink "https://chemup.tistory.com/910" https://chemup.tistory.com/910 Hyperlink "https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=zombi89&logNo=220387785860" https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId1

공학/기술| 2022.01.16| 13페이지| 1,500원| 조회(250)

관류흐름, 관류흐름 실험, 관류 반응기

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연속증류 실험

목차1.개요2.실험 이론3.실험 방법4.실험 결과5.결론 및 고찰1.개요증류 실험장치도를 사용하여 진행한 실험을 통해 증류의 기본원리를 습득한다. 또 McCabe-Thiele법을 이용하여 이론단수를 계산하여 보고 단효율을 구해본다. 최적의 환류비를 구하여 실제 조업조건을 이해해본다.2.실험 이론증류(distillation): 혼합물에서 생성된 증기의 조성은 원액의 조성과 다르다는 것이 그 근본 원리인데 2종이상의 휘발성분이 포함된 액체 혼합물을 가열하면 그 증기의 조성은 액체일 때 보다 휘발성이 높은 성분의 함량이 훨씬 많은데 이와 같이 휘발성의 차이를 이용하여 액체 혼합물로부터 각 성분을 분리하는 조작2가지 증류 방법1. 단증류액체 혼합물을 가열하여 생성한 증기를 액과 접촉하지 못하게 하면서 냉각기로 보낸 후 응축시켜 원액보다 많은 저비점(끓는점이 낮은) 액체를 얻는 방법, 휘발성이 큰 부분과-휘발성이 작은 두 부분, 보통은 단증류의 분리 효율이 좋지 않아 실험실과 소규모 증류에 사용된다.2. 평형증류(플래시 증류)연속식 단증류로써, 원액을 연속적으로 공급하여 발생하는 증기(D)와 잔류액(W)이 평형을 유지하도록 하는 증류방식, 순간적으로 끓는점이 낮은 성분이 많은 혼합물을 증발시켜 증기로 하고, 이와 평형상태에 있는 액을 분리할 때 사용된다. 실제 증류 조작으로는 사용하지 않고, 주로 증류의 보조조작이나 예비 증류로 사용된다. (석유 등 여러 가지 다성분 혼합물을 분리하는데 응용, 증류탑으로 보내지는 원유를 가열하고 증발시켜 증기상태로 있는 평형 상태의 액을 분리하는데 사용됨) 물질 수지식: F= D+W정류: 휘발도가 거의 비슷한 성분들을 분리해 내고자 할 때 평형증류를 사용하면 응축된 증기와 잔류 액체의 순도가 좋지 않기 때문에 효과적이지 못한데 이런 경우 발생된 증기를 증류기로 되돌려진 응축액의 일부와 향류(countercurrent)를 접촉시켜 증기의 응축열을 이용해 다시 끓는점이 낮은 성분을 증발시키는 조작을 반복하게 되는 증류를 뜻함정류장치의 구조시켜 제품으로 내놓는 역할을 한다,원료공급단(feed plate) 또는 급송단: 정류탑의 중앙부 근처에 일정한 농도의 원료가 일정한 유속으로 공급되는데 이 원료가 들어가는 단이다.탈거부(stripping section) 또는 회수부: 이 공급단을 포함한 탑의 아래 단들이다.정류부(rectifying section) 또는 농축부(enriching section): 공급단 위에 있는 모든 단들, 탑의 윗 부분으로 갈수록 끓는점이 낮은 성분이 많아지고 아래 부분으로 갈수록 작아진다.원료는 탈거부 아래로 내려가 액체가 일정한 액 위로 유지되면 탑 밑으로 흘러내려간다고 액체는 중력에 의해 재배기 B로 흘러 들어간다. 재배기에 있는 둑 하류 쪽에 액체 풀(체류실)로부터 탑저제품을 뽑아내고, 냉각기 G로 흘러간다. 이 냉각기는 고온의 탑저제품과 열 교환함으로써 원료를 예열(미리 가열하거나 덥히는 일)시키기도 한다.환류(reflux): 정류부를 통해 올라가는 끓는점이 높은 성분은 증기로서 응축기 C로 보내져 완전히 응축되어 저장기 D에 모아지고 일부는 제품 냉각기에서 냉각되어 환류펌프 F에 의해 탑의 최상단으로 보내어지는 데에 따른 액체흐름, 유출액의 일부를 탑의 최상단으로 되돌려 보내는 것이고 정류부에서 아래로 흐르는 액체가 되며 이 액체는 올라오는 증기와 작용하여 각 단의 액체조성을 일정하게 조절한다.환류비(reflux ratio): 환류 액량 L과 유출액량 D의 비, R = L/D로 표시한다.이 환류비가 크면 순도가 높은 제품을 얻을 수 있으나 유출량이 줄어들게 된다.정류탑의 설계 (McCabe-Thiele 법)McCabe-Thiele 법의 가정 조건1. 관 벽에 의한 열손실이 없고 혼합열도 적어서 무시한다.2. 각 성분의 분자증발 잠열 및 액체의 엔탈피는 탑 내에서 같다,농축부 조작선의 방정식기울기가 Rd/(Rd+1)이고, y절편이 xd/(Rd+1)인 직선의 방정식과 같고Rd(환류비) = L/D이다.회수부 조작선의 방정식급송단의 방정식 - q선의 방정식q: 원액이 액유출물은 0, 탑저유출물은 급액량과 같아진다.3. 최소이론단수(Nmin)는 Fenske 식으로 구할 수 있다.4. 최소환류비는 Rd = 0 일 때이며, 이론단수가 최대가 된다.5. 최적환류비는 최소환류비의 약 1.5배탑 전체의 단효율(stage efficiency) = 이론단수/실제공정에서의 단수 × 100%3.실험 장치 및 방법실험 방법검량선 작성한다.50mol% 에탄올 수용액을 만든 후 초기농도를 계산한다.연속공급 실습장치의 밸브와 스위치를 확인하고 지시계가 정상적으로 작동되는지 확인한다.공급액 탱크에 50mol% MeOH 20L를 넣고 재비기에 10mol% MeOH 4L를 만들어 넣는다.응축기로 냉각수를 보내고 재비기를 1.8W로 가열을 시작한다.장치가 끓기 시작하여 응축액 받이에 응축액이 모이면 이때의 유량을 측정한다.환류펌프를 작동시키고 이때의 환류비는 0.8로 정한다.공급액 펌프를 작동하고 공급액을 농도를 측정하여 기록하면서 공급한다.30분후 유량을 확인하고 냉각수의 양, 응축기의 겉면의 온도를 확인하고 보완한다.1시간마다 각 펌프의 유량을 점검하고 탑의 상 하부의 생성물의 농도를 측정하고 탑 상, 하부의 온도를 기록한다.전 환류 실습밸브와 스위치, 지시계를 확인한다.재비기에 5mol% MeOH 4L를 만들어 넣는다.응축기로 냉각수를 보내고 재비기를 1.8kW로 가열한다.장치가 끓기 시작하여 응축액 받이에 응축액이 모이면 이때의 유량을 측정한다.환류펌프를 작동하고 응축액의 전량이 환류 되도록 한다. 30분후 유량을 다시 확인한다.냉각수의 양, 응축기 겉면의 온도를 확인한다.1시간 후 각 펌프의 유량을 점검하고 탑의 상, 하부 생성물의 농도를 측정하고 장치 각 부분의 온도를 기록한다.4.실험 결과검량선 작성nameWeight 1st(+Bottle)Weight 2nd(+Bottle)Weight 3rd(+Bottle)Weight Ave(-Bottle)Empty Bottle24.1724.1724.170 W%39.1539.1539.1414.9820W%38.6g농도: ※ y=-19.253x + 486.08 이용-19.253*20.737486.08=86.8305392. 연속증류연속증류비중병+생성물(g)생성물(g)농도Top 140.02520.45686.717512Top 239.95220.38388.142691Top 337.87118.302128.770054Top 439.86720.29889.802146Top 539.80220.23391.071141Top 639.81420.24590.836865Top 739.84920.2890.15356연속증류비중병+생성물(g)생성물(g)농도btm142.8123.24132.34596btm242.82723.25832.01407btm342.8723.30131.17458btm442.93423.36529.92511btm54323.43128.63659btm643.0523.48127.66044btm743.11523.54626.391443.전환류전환류비중병+생성물(g)생성물(g)농도139.75120.18297.515954239.94220.37393.838631339.84220.27395.763931439.75620.18797.419689539.73920.1797.74699639.82420.25596.110485740.42220.85384.597191농도에 관한 그래프 구하기무게g비중병19.569비중병+물44.816비중병+메탄올39.622순수 물25.247순수 메탄올20.053초기농도(비+메+물)42.470비중병 무게: 19.569g1) 0%: 44.816g(비중병+물 무게) [25.247g: 물 무게]2) 100%: 39.622(비중병+메탄올 무게) [20.053g: 메탄올 무게]y=ax+b(y축은 메탄올 농도, x축은 메탄올과 물 각각의 질량)를 이용하여1)에서 0=25.247a+b2)에서 100=20.053a+b따라서 y=-19.253+486.08x에 탑 상부 시료 무게: 20.314를 대입하면탑 상부 wt%: 94.97%가 나온다.x에 탑 하부 시료 무게: 23.375을 대입하면탑 하부 wt%1366. 탑 하부 생성물 농도 ( )=0.2415실험 이론 데이터환류비 R = L/(V-L): 21/(42-21) =1정류부 조작선의 Y절편 : 0.46공급액이 포화 액체이므로 feed line에서 q값은 1이다. 탑상부 생성물 농도 (): 0.92 ⑤ 탑하부 생성물 농도 () : 0.073이론단수: 6단효율: 6/8 = 755.비고 및 고찰이번 실험을 통해 증류 실험장치를 사용한 실험을 통해 증류의 기본원리를 습득했다. 단증류, 연속공급 실험, 전환류 이렇게 세가지의 실험을 진행했다. 탑 상부의 생성물의 농도는 0.9136이고 탑 하부의 생성물의 농도는 0.2415이다. 환류비 R은 1이다. 정류부 조작선의 그래프는 =0.5로 Y=X 그래프와 (0.9136,0.9136)에서 교차한다. 탈거부 조작선의 그래프는 로 Y=X 그래프와 (0.2415,0.2415)에서 교차한다. 공급액이 포화 액체이기 때문에 Feed line에서 q=1이다. 이번 실험에서는 공급부 시료 무게를 알지 못해 값을 구하지 못해 공급선의 그래프를 구하지 못했다. 따라서 McCabe-Thiele법을 이용하여 이론 단수, 단효율을 계산하는 데에 어려움이 있다. 이번 실험 결과 계산 중 실험에서 제공된 데이터가 부족하였다. 공급부 시료 무게 등 첫 톱니바퀴에서 틀어지니 전체적으로 계산에 어려움이 발생하였다. 그로 인해 이론 단수 및 단효율 계산에 차질이 발생하였다. 실험 목적인 최적 환류비를 통한 실제 조업조건의 이해나 이론단수 및 단효울 계산이 이루어지지 않아 아쉽다. 연속 증류는 단증류보다 높은 순도를 얻을 수 있어, 단효율을 높여 경제적으로 이용하는 것이다. 이를 이루기 위해 탑 상, 하부와 공급액의 mol%를 잘 조절하는 것이 중요하며, 장치의 온도를 잘 설정하여 변화하지 않도록 조정해야 한다.참고 문헌 Hyperlink "https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=psy0393&logNo=221247571

공학/기술| 2022.01.16| 15페이지| 1,500원| 조회(194)

연속증류, 연속증류 실험, 정류장치

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직렬교반반응기 측정

목차1.개요2.실험 이론3.실험 방법4.실험 결과5.결론 및 고찰개요직렬교반반응기를 이용하여 주입 1단계에 변화를 주었을 때, 주입방법에 충격변화를 주었을 때, 주입유량변화를 주었을 때로 상황 3개를 가정하여 전도도를 구하는 실험을 했다. 1분간 변화되는 전도도를 측정하여 이를 그래프로 나타내고 이론 그래프와 비교하였다.2.실험 이론1. 반응기(Reactor)반응기는 화학반응을 일으키기 위한 기구이며, 최적 조건으로 화학반응의 최대 효율을 발생시키기 위한 기구이다. 화학반응은 반응 물질의 농도, 온도, 압력, 시간, 촉매 등에 영향을 받고, 반응장치에서는 물질이동 및 열 이동에 큰 영향을 받기 때문에 이들을 만족하도록 하는 구조형태에 적합한 반응기를 선정하는 것이 중요하다.형태나 크기는 여러 가지인데, 크게 회분식(batch)과 연속식(continuous)으로 분류할 수 있다. PFR(Plug-Flow Reactor)와 CSTR(Continuous-Stirred Tank Reactor)는 연속식 반응기의 가장 흔한 형태이다.2. 연속 교반 탱크 반응기(CSTR): 시약, 반응물 및 때때로 용매가 반응기 안으로 흘러 들어가는 동시에 반응 생성물이 흘러 나가는 용기CSTR은 단독으로 사용되거나, 여러 개의 CSTR이 연결 된 것 중의 일부분으로써 사용될 수 있다. CSTR 반응기는 효과적으로 혼합하며 균일한 속성으로 안정화 상태에서 작업을 수행한다. 이상적인 상황은 결과물의 성분과 반응기 안의 재료 성분이 동일한 것으로, 이는 체류 시간과 반응 시간의 함수이다. 반응이 너무 느린 상황 또는 혼합되지 않거나 점성이 있는 2가지 액체가 존재하여 높은 교반율이 필요한 상황의 경우, 여러 대의 연속 교반 탱크 반응기(CSTR)를 계단식으로 연결할 수 있다. CSTR 장점으로는 반응물과 생성물이 연속으로 흐르면서 정상상태 유지할 수 있고 반응기 내 조성이 일정하게 유지하고 액상반응에서 주로 사용되고 연속 운전이 가능하다. 그리고 온도 조절이 용이하고 운전비용이 낮다. 반대물이 많은 경우 한 반응기에서 출구 흐름이 다른 반응기에 대한 공급 흐름이 되도록 반응기를 직렬로 연결하여 사용한다. 이 경우에는 임의의 단일반응기에 대해서 전환율을 정의하기보다는 하류의 한 지점에서의 위피의 함수로 정의함으로써 계산을 빠르게 할 수 있다. 즉 전화율 X는 첫 번째 반응기에 공급된 A의 몰 당 그 지점까지 반응한 A의 전체 몰수이다. 직렬반응기에 대해서X _{i} = {점i까지에서`반응한`A전체몰수} over {첫`번째`반응기에`공급된`A의`몰수}그러나 이 정의는 직렬 된 첫 번째 반응기로만 공급 흐름이 유입되고, 공급 또는 제거되는 측면 흐름이 없는 경우에만 사용될 수 있다. 점 i에서 A의 몰 유량은 첫 번째 반응기에 공급된 A의 몰수에서 점 i까지 반응한 모든 A의 몰수를 뺀 것과 같다.실험 1. 주입방법 1단계에 변화를 주었을 때 3개의 탱크의 농도변화의 응답속도측정1) 개요3개의 직렬로 연결된 탱크에 주입방법을 a step으로 하였을 때 3개 탱크의 농도변화의 응답속도를 측정한다.2) 이론다음 그림은 3개의 탱크를 직렬로 구성하여 1단계 주입을 할 경우 1차 시스템의 응답으로, S형태의 곡선을 보이는 지수곡선이다. 단계주입변화 이후 지연 때문에 천천히 늘어지는 응답결과를 보이지만 최종적으로는 초기의 입력농도 값에 이른다.A=M(1-e ^{{-t} over {r}} )여기서, r 는 시상수2. 주입방법에 충격변화를 주었을 때 3개 탱크의 변화와 응답속도측정1) 개요3개의 직렬로 연결된 탱크에 주입방법을 An impulse로 하였을 때 3개의 탱크에서 농도변화의 응답속도를 측정한다.2) 이론연속된 3개 탱크로 구성된 1계 시스템의 응답은 충격입력인 경우 충격 크기가 지속될때까지 지수곡선을 나타내지만 충격크기가 끝난 이후에는 지수감쇠 곡선을 나타낸다.다른 탱크에서도 전달지연으로 인해 각각 응답이 늦어지지만 결국 충격 크기가 끝난 이후에 값으로 나타난다.3. 주입유량변화에 따른 3개 탱크의 변화와 응답속도측정1) 개요주입방법을 a step으로KCl용액 Tank(12) Dead time coil실험 1. 주입방법 1단계에 변화를 주었을 때 3개의 탱크의 농도변화의 응답속도측정실험방법① A용기에 순수한 용액을 넣고 B용기에 0.001mol 농도의 KCl용액을 넣은 후 펌프와 연결한다.② 탱크 1,2,3번의 전도도계의 수치가 0이 되게 맞추고 B용기의 용액을 100ml/min 주입한다.③ 탱크 1,2,3의 농도변화를 1분마다 측정하여 전도도 값을 기록한다.2. 주입방법에 충격변화를 주었을 때 3개 탱크의 변화와 응답속도측정실험방법① 실험1의 과정이 끝난 후 전처리 과정을 거친다.② A용기에 순수한 용액을 넣고 B용기에 0.001mol 농도의 KCl용액을 넣은 후 펌프와 연결한다.③ 탱크 1,2,3번의 전도도계의 수치가 0이 되게 맞추고 B용기의 용액을 100ml/min 7분간 주입한다.④ 다시 순수한 용액 100ml/min을 주입한다.⑤ 탱크 1,2,3의 농도변화를 1분마다 측정하여 전도도 값을 측정한다.3. 주입유량변화에 따른 3개 탱크의 변화와 응답속도측정실험방법① 실험1의 과정이 끝난 후 전처리 과정을 거친다.② A용기에 순수한 용액을 넣고 B용기에 0.001mol 농도의 KCl용액을 넣은 후 펌프와 연결한다.③ 탱크 1,2,3번의 전도도계의 수치가 0이 되게 맞추고 B용기의 용액을 100ml/min, 200ml/min, 300ml/min으로 주입한다.④ 각각의 실험결과를 1분마다 기록한다.4.실험 결과실험 1. 주입방법 1단계에 변화를 주었을 때 3개의 탱크의 농도변화의 응답속도측정KCL: 0.745g/10L, 유량:100mL/minT(min)전도도Tank1Tank2Tank*************721374**************************2*************31**************************0*************52**************************2*************182028788221) 시간에 따른 농도변화의 응답속도를 전도도 값을 **************************211*************2917*************519*************22166*************354***************************************9404329253641KCL: 0.745g/10L, 유량:100mL/min1) 충격주입 전, 중, 후 각각의 3개의 탱크 내의 용액 전도도를 시간에 따라 그래프로 표시하라.2) 이론적인 원리와 실험에 의한 곡선 모양에 대하여 논의하라.Impulse의 크기가 지속되는 지점까지는 함수의 형태로 증가하다가 충격이 끝난 후 감소 곡선을 나타내는 것으로 어디까지가 impulse를 준 지점인지를 알 수 있다. tank 1이 가장 먼저 전도도가 높아졌으며 그 뒤를 따라서 Tank 2, Tank 3가 올라갔음을 알 수 있다. 8분에서부터는 충격이 끝나서 시간에 따라 감소 곡선을 나타내며 감소하고 있다. 이론값과는 비슷한 결과값을 나타내고 있다. 시간이 지나면 최종적으로는 충격의 크기가 끝난 이후의 값으로 나타날 것이다.3) 여러 유량변수에 대하여 첫 번째 탱크에서 시간과 전도도계의 관계식을 나타내도록 그래프로 표시하라.3. 주입유량변화에 따른 3개 탱크의 변화와 응답속도측정Time전도도(mho): 100ml/minTime전도도(mho):200ml/minTime전도도(mho):300ml/min(miniute)Tank1Tank2Tank3Tank1Tank2Tank3Tank1Tank2Tank3*************0***************************************441**************************742***************************************49*************1*************8****************************************************3**************************1*************873451135 각 곡선의 기울기이다. 시상수를 결정하고 각 유량에 반비례함을 확인하라.t=0일 때의 tank 1의 각 곡선의 기울기를 비교해보면 100(ml/min)일 때의 시상수가 가장 크고 200(ml/min), 300(ml/min) 순서대로 시상수 값을 보여준다. 이론값에 의하면 유량이 작을수록 시상수가 높아야 한다.3) 이론관계식으로 얻어진 편차와 실험결과를 비교 토의하라.이론 관계식에서는 100(ml/min) > 200(ml/min) > 300(ml/min) 로 시상수 값이 배치되어야 한다. 실험결과에서 100(ml/min) > 200(ml/min) > 300(ml/min) 순서로 배치되었다. 100(ml/min), 200(ml/min), 300(ml/min)의 유량의 결과값은 이론값과 비슷하다는 것을 알 수 있다.4) 탱크 2, 3번에서도 연속적으로 유량의 영향을 볼 수가 있다. 이러한 곡선을 이용해 이론적인 원리들과 비교해보라.Tank 2와 Tank 3에서도 그래프에서 볼 수 있듯이 시상수 값이 이론값과 일치하게 100(ml/min)> 200(ml/min) > 300(ml/min) 순서로 시상수 값이 나오는 것을 알 수 있다. 이론적인 원리인 유량이 커질수록 시상수 값이 작아지는 반비례 관계를 나타내는 것을 볼 수 있다.5.비고 및 고찰이번 실험에서는 직렬로 연결된 교반 반응기를 이용하여 염화칼륨 용액의 반응에 따른 농도변화를 전도도를 통해 구하는 실험으로 주입 1단계에 변화를 주었을 때, 주입방법에 충격변화를 주었을 때, 주입유량변화를 주었을 때로 3번의 실험을 진행하였다. 주입 1단계에 변화를 주었을 때의 전도도 값을 그래프화 하면 KCl 주입 후 증가하는 형태였다. 이론값과 비교했을 때 실험값의 그래프는 일정한 값에 수렴하지 않았다. 일정한 값에 수렴할 만큼 충분한 시간으로 실험을 진행하지 않았기 때문이다. 주입방법에 충격변화를 주었을 때의 전도도 값을 그래프화 하면 KCl을 주입하는 충격입력인 경우 지수곡선을 나타내지만 8분경과 후 순수용액을 첨가하여 있다.

공학/기술| 2022.01.16| 14페이지| 1,500원| 조회(190)

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이중관 열교환기 측정 평가B괜찮아요

목차1.개요2.실험 이론3.실험 장치 및 실험 방법4.실험 결과5.결론 및 고찰1.개요이중관 열교환 실험장치를 사용하여 병류와 향류에서 각각 층류-층류, 난류-층류, 층류-난류, 난류-난류로 흐를때의 측정된 온도를 살펴보고 측정된 온도를 사용하여 열효율과 총괄 열전달 계수를 구한다. 구해진 열 효율 값을 이용하여 어떤 흐름 방식을 사용했을 때 가장 효율이 좋은지 살펴본다.2.실험 이론열교환기 : 두 물질간에 열에너지의 수수(授受)가 되고 있는 곳에 그 작용을 유효하게 할 목적의 장치로써 공정에서는 투입 열에너지의 회수용이나 반응 온도의 유지용으로 혹은 반응 조절용으로 쓰임열교환기는 상이한 온도의 두 물질 간의 열 전달 효율을 증진시키기 위한 장치이다. 대부분의 열 교환 장치는 두 유체의 흐름으로 구성되어 있다. 이러한 열 교환기는 유체의 흐름에 따라 평행류(parallel flow), 대향류(counter flow), 직교류(cross flow) 세 가지로 분류할 수 있다.평행류_병류 흐름(parallel flow)위 그림과 같이 평행류는 열 회수용으로 사용하지 않고 일정한 중간 온도를 얻을 경우 사용한다. 이 때, 두 유체는 평행 방향으로 흐른다.대향류_향류 흐름(counter flow)열 회수용으로 사용하고 두 유체의 흐름이 반대이다. 일반적으로 대향류 열교환기의 흐름이 평행류 열 교환기 흐름의 효율보다 좋다.직교류형(cross flow)두 유체의 흐름이 직각 방향이다. 직교류 배열에서 설계에 따라 혼합형, 비혼합형으로 따로 나눈다.이중관 열교환기(double-pipe heat exchanger) : 가장 간단한 형식의 열교환기로써 지름이 서로 다른 두 동심관으로 구성된다. 이중관 열교환기의 한 유체는 작은 관 속을 흐르고, 다른 유체는 두 관사이의 환형(고리처럼 동그랗게 생긴 형상) 공간 속을 흐른다. 즉, 한 유체가 관 속으로 흐르고, 다른 유체는 관 사이의 고리 모양의 공간을 흐르면서 열교환이 이루어지는 구조이다. 전열면적이 20m ^{2}이하의 소형T _{1} -t _{1} )-(T _{2} -t _{2} )} over {ln {(T _{1} -t _{1} )} over {(T _{2} -t _{2} )}} = {TRIANGLE t _{1} - TRIANGLE t _{2}} over {ln {TRIANGLE t _{1}} over {TRIANGLE t _{2}}} (4-7)흐름이 향류일 때TRIANGLE t _{m} 은TRIANGLE t _{m} = {(T _{1} -t _{2} )-(T _{2} -t _{1} )} over {ln {(T _{1} -t _{2} )} over {(T _{2} -t _{1} )}} = {TRIANGLE t _{1} - TRIANGLE t _{2}} over {ln {TRIANGLE t _{1}} over {TRIANGLE t _{2}}} (4-8)※ 총괄 열전달계수는 다음과 같이 구할 수 있다.U= {q} over {A BULLET TRIANGLE t _{m}}대수평균온도차(TRIANGLE t _{m}, LMTD) : 코일 전체를 대표할수 있는 온도차대수평균온도차(TRIANGLE t _{m}, LMTD) 유도에너지 보존법칙에 의해 Control Volume 내의 에너지 보존이 이뤄진다고 가정하면고온유체 일 때q _{h} =m _{h} C _{p,h} TRIANGLE T _{h} =m _{h} C _{p,h} (T _{h,i} -T _{h,out} )저온유체 일 때q _{c} =m _{c} C _{p,c} TRIANGLE T _{c} =m _{c} C _{p,c} (T _{c,i} -T _{c,out} )Q=UA TRIANGLE T _{m}Control Volume 내의 에너지 보존이 되므로│Q│=│qh│=│qc│q=m _{h} C _{p,h} (T _{h,i} -T _{h,out} )=m _{c} C _{p,c} (T _{c,i} -T _{c,out} )dq=m _{h} C _{p,h} dT _{h} =m _{c} C _{p,c} dT _{c}THEREFORE dT _{he}를 계산할 수 있다. Tube와 jacket의 직경은 다음과 같다.온수의 통과 면적은{PI } over {4} d ^{2} _{i}에 의해서 구해지며 여기서d _{i}의 값은 0.017m이다. 그러므로 관을 통과하는 온수의 레이놀즈 수는 다음과 같다.N _{Re} = {d _{i} V} over {nu _{h}} = {d _{i} {W} over {A}} over {nu _{h}} = {d _{i} {W} over {pi d _{i}^{2} /4}} over {nu _{h}} = {4W} over {pi d _{i} nu _{h}} = {4W} over {pi BULLET 1.7 BULLET 10 ^{-2} nu _{h}} (4-13)여기서,W[1/hr]는 온수의 유량으로1[l/hr]= {1} over {3.6 BULLET 10 ^{6}} [m ^{3} /sec]가 된다.그러므로N _{Re} = {4 BULLET 10 ^{6} W} over {pi BULLET 1.7 BULLET 10 ^{-2} BULLET 3.6 nu _{h}} =2.08 BULLET 10 ^{-5} m ^{-1} {W} over {nu _{h}} (4-14)여기서nu _{h}는 관(tube)내 온수의 평균 온도에서 운동 점도[m ^{2} /sec]또한 외관을 통하는 냉각수의 레이놀즈수(N _{Re})는 다음과 같이 구한다. 냉수의 통과 면적은{PI } over {4} (D ^{2} _{i} -d _{0} ^{2} )�蔓譴퓐� 외관에서 유체의 레이놀즈수 계산을 위해서 상당한 직경(equivalent diameter)d _{e}를 사용해야 한다d _{e} =4 BULLET {유로의단면적} over {젖은벽의총길이} =4 BULLET {{PI } over {4} (D _{i} ^{2} -d _{0} ^{2} )} over {PI (D _{i} +d _{0} )}=D _{i} -d _{0} =2.76 BULLET 10 ^{-2} -1.9 BULLET 10 ^{-2} =8.6 BULLET 10 0.49 BULLET 10 ^{-6} m ^{2} /sec} =0.000354저온유체에서 열손상량 :Q=-w BULLET (t _{1} -t _{2} )=1080kcal/h저온유체에서 레이놀즈수:Re= {8.6 BULLET 10 ^{-3} m ^{} BULLET {30} over {3.6 BULLET 10 ^{-6}} m ^{3} /sec} over {3.15 BULLET 10 ^{-4} m ^{2} BULLET 0.8838 BULLET 10 ^{-6} m ^{2} /sec} =1029.7나머지 병류일 때 난류-층류, 층류-난류, 난류-난류와 향류일 때 층류-층류, 난류-층류, 층류-난류, 난류-난류도 이 식을 활용하여 레이놀즈 수를 구한다.병류고온저온향류고온저온층류~층류0.0003541029.7층류~층류0.0003621029.7난류~층류0.0015091013.6난류~층류0.0015191074.4층류~난류0.0003484218.8층류~난류0.0003484078.9난류~난류0.001464218.8난류~난류0.0014794171.1Table.2 레이놀즈수열효율{{실제}{~}{열}{~}{교환량}} OVER {{이론}{~}{열}{~}{교환량}} {=} {{W} {{C}} _ {{p}} { LEFT (} {{T}} _ {{1}} {-} {{T}} _ {{2}} { RIGHT )}} OVER {{W} {{C}} _ {{p}} { LEFT (} {{T}} _ {{1}} {-} {{t}} _ {{1}} { RIGHT )}} 병류일 때(층류-층류) :eta = {70 CENTIGRADE -46 CENTIGRADE } over {70 CENTIGRADE -21 CENTIGRADE } =0.489향류일 때(층류-층류) :eta = {71 CENTIGRADE -48 CENTIGRADE } over {71 CENTIGRADE -31 CENTIGRADE } =0.575 나머지 병류일 때 난류-층류, 층류-난류, 난류-난류와 향류일 때 층류-층류, 난류-층류, 층류-난류, 난류-난류도 12) (4-7)식 또는 (4-8)식으로 △tm을 계산한다.병류일 때층류-층류 일 때:TRIANGLE t _{m} = {(70-21)-(46-30)} over {ln( {70-21} over {46-30} )} = {49-16} over {ln( {49} over {16} )} =29.4병류 일 때 난류-층류, 층류-난류, 난류-난류도 이와 같이 풀어서 △tm을 구한다.향류일 때층류-층류 일 때 :TRIANGLE t _{m} = {(71-31)-(48-20)} over {ln( {71-31} over {48-20} )} = {40-28} over {ln( {40} over {28} )} =33.6향류 일 때 난류-층류, 층류-난류, 난류-난류도 이와 같이 풀어서 △tm을 구한다.병류△t1△t2△tm향류△t1△t2△tm층류~층류491629.4층류~층류402833.6난류~층류482132.6난류~층류343735.4층류~난류521932.7층류~난류512335.1난류~난류482937.7난류~난류463439.6Table.5 대수평균온도차(℃)3) 고온 유체의 운동 점도(νh)는 (T1+T2)/2 의 온도 값에서 저온 유체의 운동 점도 (νc)는 (t1+t2)/2 의 온도 값에서 그림 4-5를 이용하여 구한다.향류일 때 고온 유체의 운동 점도(νh) 구하는 식 (층류-층류 일 때)(T1+T2)/2 ={70+46} over {2} =58 CENTIGRADE 고온`유체의`운동`점도( nu _{h} )= {0.475 BULLET 10 ^{-6} -0.554 BULLET 10 ^{-6}} over {60-50} = {nu _{h} -0.554 BULLET 10 ^{-6}} over {58-50}= {8 BULLET (0.475 BULLET 10 ^{-6} -0.554 BULLET 10 ^{-6} )} over {60-50} +0.554 BULLET 10 ^{-6} =0.49 BULLET 10 ^{-6}향류일 때 고온 유체의 운동 점도(νh) (난류-층류, 층류-난류, 난류-난류)h) =

공학/기술| 2022.01.16| 16페이지| 1,500원| 조회(258)

열교환기, 열효율, 이중관

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