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증류탑 실험

반응현상실험 결과보고서증류탑(Distillation)4조지도교수:학번:이름:1. 실험목적1) 실험을 통하여 연속 분별 증류탑의 조작법과? 증류의 기본원리를 배운다2) McCabe - Thiele법을 이용하여 이론단수와? 단효율을 계산할 수 있다3) 최적 환류비를 토대로 실제 조업조건을 이해할 수 있다2. 이론1) 증류 (distillation)증류(Distillation)란?먼저 액체 혼합물을 가열, 기화시켜 기체(증기)로 만들고, 그것을 응축시켜 각 성분을 분리하는 조작을 의미하며, 이때, 서로 다른 끓는점을 가진 둘 이상의 액체를 분리할 때 주로 이용한다.정류(Rectification)란?발생된 증기를 증류기로 되돌려진 응축액의 일부와 향류를 접촉시켜 증기의 응축열을 이용해 다시 끓는점이 낮은 성분을 증발시키는 조작을 반복하는 증류이다.-> 저비점성분의 증발과 고비점성분의 응축단증류(Simple Distillation)란?정량의 혼합물의 증류기에 넣고, 열을 가해 비등시켜 발생하는 증기를 응축기로 냉각시켜 유출액을 얻는 단증류라고 한다.분별증류(Fractionation)란?끓는점이 유사한 액체 혼합물을 분리하거나 고순도의 화합물을 얻는 것에 효과적이다.액체에서 기체로 전환되고, 다시 액체로 재응축 되는 과정을 말한다. 서로 다른 끓는점을 이용하여 둘 이상의 액체를 분리할 때 이용된다. 정량의 혼합물의 증류기에 넣고, 열을 가해 비등시켜 발생하는 증기를 응축기로 냉각시켜 유출액을 얻는 단증류(또는 미분증류)와 끓는점이 유사한 액체 혼합물을 분리하는데 효과적으로 사용할 수 있는 분별증류의 방법이 있다.* 증류탑(Distillation Column)-증류 조작을 하기 위한 탑형의 장치-Reboiler와 Condenser로 구성-Rectifying section과 Stripping section그림 2 증류탑 단면도F : 원료 공급량 [kg-mol/h]D : 유출액량 [kg-mol/h]x,y : 액상 및 증기상의 저비점 성분의 몰분율QS:재비기(reboiler)에로 저비점 성분을 볼 때탑의 상부: 위로부터 아래로 액체상의 흐름탑의 하부: 반대로 아래로부터 위로의 기체상의 흐름* McCabe ? Thiele 가정1) 각 성분의 몰증발열 (molar heats of vaporization)과 액체의 엔탈피는 각각 같다.2) 탑 내부에서의 열손실, 혼합열 그리고 액체와 열변화는 무시한다.* 평형단 조작의 원리액체상의 저비점 성분: A점에서 P점까지 진행 - 몰분율이 xn-1에서 xn으로 감소증기상의 저비점 성분: B점에서 P점까지 진행 -몰분율이 yn+1에서 yn으로 증가조작선에서 보면 n단에서,액체상의 저비점 성분은 A에서 B로 이동, 증기상의 경우 B에서 A로 이동이러한 두 상간 작용이 각 단마다 이루어진다.① 농축부(rectifying section)에서의 조작선의 방정식농축부에서의 물질수지 식:?액체, 기체상의 몰분율을 x, y라고 하면,각 단에서의 액체와 증기의 몰수가 일정하다는 가정을 사용하지 않는다면 조작선은 각 단에서 기울기가 달라지므로 복잡한 곡선이 될 것이다. 조작선의 기울기는 항상 1보다 작고 1인 경우는 생성물이 없는 경우이다.② 회수부(stripping section)에서의 조작선의 방정식회수부에서의 물질수지 식 :액체, 기체상의 몰분율을 x,y라고 하면,원료 도입지점의 아래로 새로운 흐름이 흐르게 되는데 이때 이 흐름을 농축부(rectifying)과 구분하기 위해서 회수부(stripping)이라고 하며 액상과 기상의 흐름을 구별해 주기 위하여 L'과 V＇로 표시한다.(단 위아래로 양이 달라서 구별해주기 위함)대부분의 회수부 조작선은 기울기가 1보다 크다. 기울기가 1일때는 생성물이 없게 된다.* 농축부와 회수부에서의 조작선③ 원료선(feed line)의 방정식①농축부:Vy_{i}=Lx_{i}+Dx_{D} ②회수부:V ^{prime } y _{i} =L ^{prime } x _{i} =Wx _{W}①-②:(V ^{prime }-V) y _{i} =(L ^{prime }-L) x _{i} -(Dx_{D) 비중병4) 메탄올 or 에탄올5) 증류수6) 초시계7) 공학용 계산기8) 20cm 자1) 공급액 펌프원 시료의 공급과 응축물을 환류 시켜주는 pump 2개가 설치되어있다.펌프의 공급 유량을 조절하는 기능은 pump의 dial로 조정하게 된다.pump의 유량을 조정할 경우에는 메스실린더와 초시계를 이용하여 직접 용액을 받아 측정하고 조정한다.※ 만약 생산량을 초과하는 유량으로 공급하게 되면 언젠가는 응축물이 모자라게 되므로 응축물 생산량 이하로 Reflux pump의 공급 유량을 조절한다2) 압력측정 mamometer증류탑내 압력,보일러에서 용액을 증류시킬때 공급되는 전력량에 따라 변화3) 환류 공급선응축물을 뽑아 탑의 맨 윗단으로 보내는 액체흐름으로 환류를 이용하여 높은 순도를 얻을 수 있다.→ 환류는 최상단에 들어가는 증기보다 진한 평형증기조성을 갖는다. 따라서 증기가 환류 액체와 접촉하면 증기는 성분 A의 조성이 진해진다.4) 단단은 증기가 액체를 거슬러 올라갈 때 액체와의 접촉이 최대화되고 빠르게 평형에 도달하여 분리 효율을 높이는 역할을 한다.5) 공급액 예열기증류탑 내부의 온도를 일정하게 유지시킨다.* 위 사진은 실험기기의 모식도이며, 실제 기구의 탑 내에 온도가 모두 일정할 때 정상상태로 가정한다.5. 실험 방법1) 장치의 모든 밸브가 잠겨있는지, 모든 스위치가 OFF로 되어있는지 확인한다.2) 장치의 Main S/W를 ON으로 하고 각 지시계가 정상적으로 작동되는지 확인한다.3) 50 mol%, 10 mol%의 C2H5OH 10L, 2L를 제조한다.4) 공급액 탱크(Feed tank)에 50mol% C2H5OH 10L를 주입한다.5) 재비기(Reboiler)에 10mol% C2H5OH 2L를 만들어 넣는다.6) 냉각수의 연결부위를 확인하고 이상 없을 시 응축기로 냉각수를 보낸다 (싱크대 호스연결, 냉각수의 유량은 크게 관계 X).7) 공급액 펌프를 가동시켜 column으로 진입하는 유량을 조절한다 (결과 도출 및Steady-state 유지를 위0%79.1850.180.96248950%77.0348.030.92125080%72.9043.900.842034100%70.0841.080.787947총 질량 (g)비중병 제외 (g)비중(g/ml)Feed76.6447.640.913770Top74.2645.260.868120Bottom80.2451.240.982821저울과 에탄올 원액의 조성 정확도, 그리고 비중병 측정으로 오차가 발생할 수 있다.비중병을 통해 서로 다른 wt%의 에탄올 무게를 측정한 데이터 값으로 비중을 구하고, 구한 값으로 검량곡선을 작성한다. 구한 검량곡선 추세선의R ^{2}이 0.9828로 검량곡선의 정확도가 높은 것을 확인할 수 있다.이를 통해y=-0.2088x+1.0071의 검량곡선 식을 얻어내었고 각 Feed, Top, Bottom의 데이터를 사용해 값을 해석한다.Feed``:`x _{F} = {0.913770-1.0071} over {-0.2088} TIMES100(%)=44.70wt%`EtOH``/55.3wt%`water#T`op`:`x _{D} = {0.868120-1.0071} over {-0.2088} TIMES100(%)=66.56wt%`EtOH`/`33.44wt%`water#Bo`ttom`:`x _{B} = {0.982821-1.0071} over {-0.2088} TIMES100(%)=11.63wt%`EtOH`/`88.37wt%`water공급액 탑 상부/하부 비중 데이터로 이전에 그린 검량곡선 (비중:y)식에 대입하여 조성 (x)를 구한다.Feed`:` {{44.7} over {46}} over {{44.7} over {46} + {55.3} over {18}} TIMES100=24mol%`EtOH#T`op`:` {{66.56} over {46}} over {{66.56} over {46} + {33.44} over {18}} TIMES100=43mol%`EtOH#Bo`ttom`:` {{11.63} over {46}} over {{11.63} over {46} + {8단수를 세지 않는다.7) 단효율단효율 식은 아래와 같다.탑~전체의~단효율(stage~efficiency)`=~ {이론단수} over {실제공정에서의~단수} ` TIMES `100%따라서 본 실험을 통해 계산한 단효율은 이상단수 6.3, 실제단수 7으로eta= {6.3} over {7} TIMES100=90%으로 구할 수 있으며, 결론적으로 본 실험의 단효율은 90% 이다.실제로 위의 과정을 토대로 설계하게 되면 6.3단을 구성할 수 없으므로 이상단수는 7단이고 본 실험의 단수와 동일하며 단효율을 100%가 되는 것 또한 확인할 수 있다.8. 결과값의 고찰1) Raw data를 제시하고 설명하시오.에탄올 (wt%)총 질량 (g)비중병 제외 (g)비중(g/ml)0%81.1252.120.99970020%79.1850.180.96248950%77.0348.030.92125080%72.9043.900.842034100%70.0841.080.787947총 질량 (g)비중병 제외 (g)비중(g/ml)Feed76.6447.640.913770Top74.2645.260.868120Bottom80.2451.240.982821Feed``:`x _{F} = {0.913770-1.0071} over {-0.2088} TIMES100(%)=44.70wt%`EtOH``/55.3wt%`water#T`op`:`x _{D} = {0.868120-1.0071} over {-0.2088} TIMES100(%)=66.56wt%`EtOH`/`33.44wt%`water#Bo`ttom`:`x _{B} = {0.982821-1.0071} over {-0.2088} TIMES100(%)=11.63wt%`EtOH`/`88.37wt%`water공급액 탑 상부/하부 비중 데이터로 이전에 그린 검량곡선 (비중:y)식에 대입하여 조성 (x)를 구한다.Feed`:` {{44.7} over {46}} over {{44.7} over {46} + {55.3} over {18}} TIMES100=24mol%`EtOH#T`o좌표

자연과학| 2024.06.06| 37페이지| 3,000원| 조회(114)

증류탑, distillation, 반응현상실험

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흡착 실험

..FILE:mimetypeapplication/hwp+zip..FILE:version.xml..FILE:Contents/header.xml^1.^2.^3)^4)(^5)(^6)^7^8^1.^2.^3)^4)(^5)(^6)^7^8IAA=IAA=IQAlACkALAAuADoAOwA+AD8AXQBeAGAAfQB+ALAAtwAZIB0gJCAlICYgMCAxIDIgMyA0IDUgNiA3IAMhCSEBMAIwAzAFMAkwCzANMA8wETAVMBcwGTAbMEEwQzBFMEcwSTBjMIMwhTCHMI4wmzCcMJ0wnjChMKMwpTCnMKkwwzDjMOUw5zDuMPUw9jD7MPww/TD+MILbVdwB/wX/Cf8M/w7/Gv8b/x7/H/89/z7/QP9d/17/Y/9l/w==JAAoADwAWwBcAHsAogCjAKQApQCnAPIJ8wk/DhggHCCgIKEgoiCjIKQgpSCmIKcgqCCpIKogqyCsIAgwCjAMMA4wEDAUMBYwGDAaMILbVNwE/wj/HP87/zz/W/9i/+D/4f/l/+b/..FILE:Contents/section빠르다.-물리흡착은 다중 흡착을 하지만 화학흡착은 단일 흡착을 한다.-온도 상승시 물리흡착력은 감소하지만 화학 흡착력은 증가한다.-물리흡착은 약하게 흡착되어서 온도를 약간만 높여도 쉽게 탈착되며 흡착 구조가 변하지 않아 흡착할 때와 같은 물질이 탈착하므로 가역적이지만 화학흡착은 상대적으로 비가역적이다.흡수(absorption): 훕착된 물질이 경계면에서만 농축되지 않고 고체 내부로 투과 확산되어 계 전체의 농도가 증가하는 경우를 말한다.수착(sorption): 흡착과 흡수가 동시에 진행되거나 경계면이 애매하여 두 현상을 명확하게 구별하기 어려운 때를 합하여 이른다.탈착(desorption): 경계면에서 흡착된 물질의 농도가 감소하는 경우 흡착된 기체 분자가 표면으로부터 멀어지는 현상을 말한다.흡착제(adsorbent): 흡착조작에서 제 3의 물질을 말한다. 활성탄, 실리카겔, 활성보그사이트, 활성 알루미나 등이 사용되어 왔지만 최근에는 molecular sieve와 이온교환수지가 유력한 흡착제로 등장하였다흡착식: 흡착제가 유체와 평형상태에 있을 때 그 흡착량은 유체의 농도 혹은 온도에 의해서관계지어지는데 이 때 흡착량, 온도, 농도와의 관계식을 말한다. 온도가 일정할 때는 흡착등온식(absorption isotherm)으로 흡착평형을 나타낸다.흡착질(adsorbate): 흡착되어지는 목적 성분을 말한다.흡착계(adsorption system): 흡착제와 흡착질을 조합한 것을 말한다.(3) 흡착 등온식(absorption isotherm)일정 온도에서 흡착이 평형에 도달했을 때 흡착된 흡착질의 압력, 농도의 관계를 나타내는 식을 말한다. 이를 그래프로 그린 것을 흡착 등온선이라고 한다. 흡착등온식은 일정온도에서, 흡착되는 물질의 양을 농도의 함수로 표현한 것이다. 흡착메커니즘을 가정하고 실험에서 나타난 수많은 등온 곡선에 맞는 수식을 제시하려는 시도가 있었고 그들 중 가장 잘 사용되는 흡착 등온식들에는 대표적으로 Henry ,Langmuir ,Freundlich서도 흡착 평형 실험값이 비교적 잘 성립하는 실험식으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.수식입니다.````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````q=KC ^{1/n}수식입니다.K: Freundlich의 흡착등온식의 상수수식입니다.n: 실험상수Freundlich의 흡착등온식을 대수로 취하면 다음 식과 같다.수식입니다.````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````ln`q= {1} over {n} lnC+lnK`여기서, 상수 n과 K는 기울기와 절편으로부터 구할 수 있다.④ Redlich and Perterson의 흡착등온식(Redlich and Perterson adsorption isothem)세 파라미터에 대한 경험적인 흡착등온선으로 Redlich와 molecular sieves의 기상 흡착에서 처음 제안한 후 Radke와 Prausnits가 활성탄에 대한 5가지 유기물질의 액상흡착실험 결과는 넓은 농도범위에서 잘 맞는다고 밝혔으며 Redlich와 Perterson의흡착등온식을 다음 식과 같이 나타내었다.수식입니다.``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````q= {aC} over {1+a/bC ^{1- beta }}수식입니다.a,b, beta：실험상수이 식에서 낮은 농도범위에서는수식입니다.a/b BULLET c ^{1- beta } < 1이기 때문에 선형 흡착등온식을 따르고, 높은 농도범위에서는수식입니다.a/b BUL-약염기, 약산-강염기의 구성 방법이 있는데, 실험에서는 아세트산(약산)-수산화나트륨(강염기)적정이 사용되며 약산-강염기 적정 시에는 pH가 7이상이므로 페놀프탈레인 지시약을 사용한다. 적정할 때 농도를 정확한 농도를 알고 있는 시약인 표준 용액(수식입니다.NaOH)의 아주 작은 양 차이에 따라, pH변화가 크기에 반드시 주의해서 실험해야 한다.(5) 노르말 농도(N)몰농도가 아닌 노르말농도를 기준으로 결과값을 계산한다. 노르말 농도란 용액 1L에 포함되어 있는 용질의 당량수를 뜻한다.수식입니다.N= {용질의`g당량수} over {용액의`리터수}3. 실험장치Fig. 17-1. Adsorption Experiment App.4. 실험 준비물⑴ 비커⑵ 0.1N수식입니다.NaOH⑶ 활성탄⑷ 0.05N 초산 수용액⑸페놀프탈레인5. 실험방법(1) 실험1① 0.05N의 초산수용액을 50ml씩을 비커에 넣는다.② 활성탄을 0.2g, 0.4g, 0.6g, 0.8g, 1g을 달아 각각의 비커에 넣어 흡착평형에 도달한다.③ 실험이 끝난 후 내용물을 여과시켜 20㎤ 을 채취한 후 페놀프탈레인 지시약을 넣고 0.1N수식입니다.NaOH용액으로 적정한다.(2) 실험2①아크릴 원통관에 활성탄을 채워 넣는다. (넣어준 활성탄의 질량도 측정한다.)②원통관에 증류수를 채워 넣어준다.③ 0.05N 의 초산 수용액을 펌프를 이용해 활성탄으로 흘려준다.④ 활성탄을 통과하고 나온 초산수용액에 페놀프탈레인 지시약을 넣고 NaOH 용액으로 적정한다. (시간에 따른 변화를 관찰한다.)⑤ 아크릴 원통관의 종류를 바꾸어 위 실험을 반복한다.6. 추가 유의사항※시약 정보시약명화학식몰질량(g/mol)녹는점(℃)끓는점(℃)밀도(g/㎤)수산화나트륨수식입니다.NaOH39.99731813902.13아세트산수식입니다.CH _{3} COOH60.0516.6117.91.049페놀프탈레인수식입니다.C _{20} H _{14} O _{4}318.33260557.81.28활성탄C12.01> 3500 ℃> 4000 ℃0.4~0.5다.NaOH양굵고 짧은 관공시험5min10min15min20min25min30minNaOH양(ml)11.08.58.79.610.310.510.8굵고 긴 관공시험5min10min15min20min25min30minNaOH양(ml)11.49.59.810.010.811.011.2얇고 짧은 관공시험5min10min15min20min25min30minNaOH양(ml)11.610.210.710.810.911.411.5얇고 긴 관공시험5min10min15min20min25min30minNaOH양(ml)11.28.59.210.010.510.811.0실제 초산탱크 내의 농도는 기존 제작된 초산, 활성탄 오염물, 교반의 문제로 공시험을 따로 진행하여 초기농도의 기준을 새로 정하여 진행하였음굵고 짧은 관활성탄316.07시간(min)적정량(ml)C(mol/L)X(g)qC/q(mol/L)1/ClnclnqC/C058.50.04250.01504.74E-05894.7823.529-3.1582-9.95480.77272108.70.04350.01384.36E-05995.4722.988-3.1349-10.0380.79090159.60.0480.00842.65E-051804.620.833-3.0365-10.5340.872722010.30.05150.00421.32E-053872.319.417-2.9661-11.2270.936362510.50.05250.00309.49E-065526.619.047-2.9469-11.5640.954543010.80.0540.00123.79E-0614211.318.518-2.9187-12.4800.98181공시험110.05500----1그림입니다.원본 그림의 이름: CLP00007c9c0003.bmp원본 그림의 크기: 가로 572pixel, 세로 341pixel그림입니다.원본 그림의 이름: CLP00007c9c0008.bmp원본 그림의 크기: 가로 481pixel, 세로 289pixel굵고 긴 관활성탄374.36시간(min)적정량(ml)C(mol/L)X(g)qC/q(이다.

공학/기술| 2024.06.06| 28페이지| 2,500원| 조회(128)

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반응현상 고체건조실험

반응현상실험 결과보고서고체건조4조지도교수:학번:이름:실험 목적고체의 건조기구 및 건조장치의 설계 기초자료로서 이용하기 위해 건조특성곡선을 측정하고 항률건조기간에서의 경막전열계수(대류전열계수) 및 경막물질이동계수(표면증발계수)를 구하고자 한다.실험 배경과 이론1)재료의 함수율(moisture content)수분율 함유하고 있는 고체로부터 열에 의하여 고체 중의 수분을 기화증발시켜 제거하는 조작으로서 습윤재료의 중량을 W_w [kg], 건조재료의 중량을 W_d [kg]이라고 하면 수분(x)과 함수율(w)은 각각 (15-1)과 (15-2)식으로 정의된다.수식입니다.수분(x)= {W _{w}-W_d} over {W_w} TIMES100 %(15-1)수식입니다.함수율(w)= {W _{w} -W _{d}} over {W _{d}} [kg BULLET H _{2} O` BULLET 건조고체](15-2)고체 중의 습윤기체와 평형상태에서 남아 있는 수분함량을 평형함수율( equilibrium moisture content, )이라 하고, 고체가 가진 전체 함수율과 평형함수율의 차를 자유함수율(free moisture content, F)이라 하는데, 일정한 온도와 습도의 공기를 사용하여 건조하는 경우 제거되는 함수율이다.평형곡선에 있어서 상대습도 100% 와 만나는 점의 평형함수율을 결합수분(bound water)이라 하고, 그 이상의 수분을 비결합 수분(unbound water)이라 한다.2) 건조 특성수분을 함유한 고체물질을 건조할 때 세 기간의 건조과정을 거치는데, 이러한 과정을 Fig. 15-1의 건조실험곡선에 도시하였다.Fig. 15-1에서 I를 재료가 예열되고 함수율이 서서히 감소하는 재료 예열기간 (preheating period), II를 재료의 함수율이 직선적으로 감소하고 재료가 일정한 항률 건조기간(constant-rate drying perid), III을 함수율의 감소가 느리며 평형에 도달할 때까지의 기간으로서 감률건조기간(falling-rate drying period)이라 한다.Fig. 15-1. 건조실험곡선함수율 감소곡선의 구배(slope)로부터 건조속도를 구한다.3) 건조속도건조속도는 정형재료인 경우 단위시간에 단위표면적으로부터 증발되는 수분량 [kg-H2O/㎡ h]으로 표시되며, 부정형 재료에 대해서는 1kg의 건조재료당 한 시간에 증발하는 수분량[kg-H2O/kg-건조고체 h]으로 나타낸다.무수재료의 질량을 W[kg], 재료의 건조면적을 A[㎡], 함수율을 w[kg-H2O/kg-건조고체], 시간을 θ[h]라 하면, 정형재료의 건조속도 R[kg/㎡ h]은 (15-3)식과 같이 나타낼 수 있다.(15-3)는 증발된 수분의 양이며, 건조로 인한 고체시료의 무게변화 와 같다.(15-4)(15-4)식을 (15-3)식에 대입하여 차분식으로 나타내면 (15-5)식과 같다.(15-5)건조속도식은 (15-5)식에서 건조시간에 대한 고체 시료의 무게 변화로부터 계산된다. 부정형 재료의 건조속도식을 (15-6)식과 같이 나타낼 수 있다.(15-6)건조속도 변화를 함수율에 대하여 도시하면 Fig. 15-2와 같은 건조특성곡선이 얻어진다.감률건조기의 건조곡선은 각 물질에 따라서 다르지만 크게 (a), (b), (c), (d)의 4종으로 나눌 수 있다. 특히 (c)의 경우는 전반의 직선기간을 감률건조 제1단, 후반의 곡선기간을 감률건조 제2단이라 부르며, 이것의 함수율의 사간에 대한 변화를 작도한 것이 Fig. 15-3의 (a)이고, 이를 감량곡선이라 하며, 여기서 항률건조기간은 직선으로 나타내며 더욱 건조하여 가면 항률건조기간에서 감률건조기간으로 이행되는데 이점을 한계 함수율(wc)이라 하고, 더욱 건조하여 가면 함수율이 일정하게 되는데 이를 평형함수율(we)이라 한다.Fig. 15-2.건조특성곡선그리고 Fig. 15-2의 (b)는 함수율과 건조속도와의 관계를 나타내며, 여기서 각 그림 A, B, C, D, E 는 서로 대응하는 점이다.⑴ 항률건조속도열풍이 재료에 평행류나 수직류로 접촉될 경우 열과 물질이동속도와의 관계를 나타내기 위하여 열풍온도를 t[℃], 열풍공기의 습도를 [kg-H2O/kg-건조공기], 재료의 표면온도를 ti[℃], ti[℃]에서 대응하는 포화습도를 HI[kg-H2O/kg-건조공기] 에서 대응하는 증발잠열을수식입니다.lambda _{i}[kcal/kg]를 경막 열전달 계수[kcal/㎡ h℃]를 절대습도차를 추진력으로 할 경우의 물질전달계수[kg/h㎡H]라 하면 항률건조속도수식입니다.R _{c}는(15-7)식과 같이 나타낼 수 있다.(15-7)일반적으로 고체의 표면온도는 주위에서의 복사에 의해 건습구온도보다도 약간 높은 온도가 되지만 표면온도를 정확하게 파악하는 것은 곤란하기 때문에 건조조건하의 습구온도는 고체의 표면온도와 비슷하므로 습구온도를 표면온도로 간주한다.병행류인 경우 열전달계수 h는 Shepherd의 실험식 (15-8)식으로 구한다.수식입니다.h=`0.0176T ^{0.8``} ,2500

공학/기술| 2024.06.06| 33페이지| 3,000원| 조회(113)

고체, 고체건조, 반응현상실험

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반응현상 고정층 유동층 실험

반응현상실험 결과보고서고정층 유동층 실험4조지도교수:학번:이름:1. 실험목적(1) 고정층과 유동층의 mechanism을 이해한다.(2) 고정층 및 유동층에서 압력손실과 유체의 유동조건과의 관계를 조사하고, 고체 입자와 층의 높이에 따른 유동화 속도를 구하여 계산값과 이론값을 비교 검토한다.(3) 유동층의 유동특성을 실험하여 유동화에서 중요한 역할을 하는 변수들 간의 상호 관계를 파악한다.2. 이론(1) 항력과 항력계수고체 충진충을 통과하는 유체에는 유체의 흐름방향으로 힘이 작용하는데 이 힘을 항력(Drag Force)이라 하며, 이 경우 Newoton의 제 3법칙에 의하여 반대방향의 힘이 고체로부터 작용한다. 잠겨있는 고체에 대해 마찰계수와 같은 개념의 항력계수가 존재하게 되고, 이를수식입니다.C _{D}로 표현하고 아래와 같이 정의된다.C _{D} == {F _{D} `/`A _{P}} over {rho `u _{0}^{`2} `/`2g _{c}} ```=`f(N _{Re} )`#``````````````#`````````````````````where,``F _{D} =Drag```force#````````````````````````````````````````````````````````````````````#``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````A _{P} =충진물의`투영면적차원 해석으로부터 주어진 충진물의 모양에 대해 항력계수수식입니다.N _{Re}만의 함수이다.(2) Fixed Bed고체층을 통한 압력강하와 각 입자의 항력급에 유동화를 이용하는 장점이 된다.(4) 유동화 조건층에서의 압력강하는 유효속도에 비례한다. 속도를 점점 크게하면 압력강하는 증가하지만 입자는 움직이지 않고 층 높이는 그대로 유지된다. 어떤 속도가 되면, 층에서의 압력강하가 입자에 대한 중력, 즉 층의 무게와 균형을 이루게 되며 그 이상 속도를 증가시키면 입자가 움직인다. 이를 Fig. 1에서 A로 표시하였다. 일단 층이 유동화되면 층에서의 압력강하는 일정하게 유지되지만 유속의 증가에 따라 층의 높이는 계속 커진다. 유동층에 대한 유량을 점점 줄이면 압력강하는 일정하게 유지되면서 층 높이가 줄어드는데 선 BC를 따른다. 그러나 최종 층 높이는 고정층의 초기값보다 커지는데, 이는 유동상태에서 천천히 침강한 고체보다 처음에 판 안에 부은 고체가 보다 치밀하게 충전되는 경향이 있기 때문이다, 따라서 저속일때의 압력강하는 초기 고정층에서 보다 적다. 다시 유동시키면 점 B에서 압력강하가 층 무게와 상쇄되며, 점 A가 아니라 점 B가 최소 유동화속도를 나타낸다고 본다.그림입니다.원본 그림의 이름: CLP00001b080008.bmp원본 그림의 크기: 가로 457pixel, 세로 382pixelFig. 1. Pressure Drop vs. Superficial Velocity(5) 최소 유동화 속도①수식입니다.N _{Re,`i} `< 1일 경우 최소 유동화 속도수식입니다.V _{0M} = {g( rho _{P} - rho )} over {150} {varepsilon _{M}^{3}} over {1- varepsilon _{M}} PHI _{3}^{2} D _{P}^{2}②수식입니다.N _{Re,`i}> 1000 일 경우 최소 유동화 속도수식입니다.V _{0M} = LEFT [ {PHI _{3} D _{P} g( rho _{P} - rho ) varepsilon _{M}^{3}} over {1.75 rho } RIGHT ] ^{1/2}3. 실험 장치그림입니다.원본 그림의 이름: CLP00001b080009.bmp원본 212.212.212.2유동층4)입자의 밀도 구하기질량(g)부피(ml)버즈18.2112버즈+물22.67216.1공극률(∈)0.34충진물 밀도2.421542553비즈의 밀도1.5175입자의 밀도계산식 ={유리구슬의`질량} over {유리구슬부피-표면까지채워진`물의`부피} =`` {18.21g} over {12ml-4.1ml} = {18.21g} over {7.9cm ^{3}}=2.30506g/cm ^{3} =2.31g/cm ^{3}입자의 공극률 구하기공극률 ={표면까지`채워진`물의`양} over {유리구슬의`부피} =` {4.1ml} over {12ml} =`0.3416=0.345) 상당 지름상당지름(D)단면적1.cm ×14cm =14수력학적 반경수식입니다.D=4 TIMES r _{H} =1.88cm상당지름수식입니다.r _{H} = {유로단면적} over {젖음둘레} = {1.0 TIMES 14} over {2(14+1.0)} =0.47cm6) 유량에 따른 속도와 레이놀즈수수식입니다.1L/min`=1000cm ^{3} /60s=16.7cm ^{3} /s#관에`흐르는`유속`:`유량/관의`단면적= {16.7cm ^{3} /s} over {14cm ^{2}} =1.2cm/s유량 1L/min일 때Re= {rho uD} over {mu } = {0.998g/cm ^{3} TIMES 1.2cm/s TIMES 1.88} over {0.008937g/cm` BULLET s} =`252.0유량 2L/min일 때Re= {rho uD} over {mu } = {0.998g/cm ^{3} TIMES 1.2cm/s TIMES 2 TIMES 1.88} over {0.008937g/cm` BULLET s} =`504.0유량 3L/min일 때Re= {rho uD} over {mu } = {0.998g/cm ^{3} TIMES 1.2cm/s TIMES 3 TIMES 1.88} over {0.008937g/cm` BULLET s} =`756.0유량 4L/min일 때Re= {rho uD} ove`=`[ {phi _{3} `D _{P} ``g`( rho _{p} `-` rho `)` epsilon _{M} ^{3}} over {1.75` rho } ```]` ^{`1/2}7. 결과값의 고찰(1)고정층과 유동층을 사용하는 이유는 무엇인가?각각의 특징을 써라.고정층이란, 용기 내에 고체 입자를 충전해서 고정된 층을 말한다.유체의 속도를 증가시키면 고체 입자는 움직이지 않아 입자 층의 높이는 변하지 않고 압력 강하는 조금 더 변하는 상태를 말한다. 이런 압력 강하는 Ergun Equation 을 통해서 구할 수 있다. 또한, 반응 유체를 통해 층과의 접촉으로 반응 조작을 실행한다. 층을 고정해서 사용하기 때문에 충전물의 마모가 적고, 형상, 크기, 용량 등을 자유롭게 선택할 수 있으므로 접촉 시간의 조절이 용이하다. 따라서, 흡수, 흡착, 증류, 유출 등의 여러 장치에 사용된다.유동층이란, 용기 내에 분립체가 유체의 일정한 유속에 따라 형성하여 이동하는 층을 말한다.유속을 조금씩 증가시키면, 압력 강화와 개별 입자에 대한 항력이 증가하며, 입자들이 움직이기 시작하고 유체 중에 현탁된다. 현탁물은 밀도가 큰 유체와 거동이 마찬가지이므로, 완전 현탁 입자의 상태를 기술하는데 유동화 및 유동층을 사용한다.고정층은 충전물의 마모가 적고, 충전물의 형상, 크기, 용량 등을 자유롭게 선택할 수 있기 때문에 접촉 시간의 조절이 용이하여 사용하고 유동층은 반면 유속에 따라 입자들이 움직이며 유체와 섞여 이동하여 유체와 접촉할 있기 때문에 사용한다.(2)압력강하와 유속에 대한 그래프를 도시하시오,최소 유동화 속도를 구하고 그 개념을서술하여라.최소 유동화 속도{bar{V _{0M}}}실험에서 레이놀즈수의 일부는 우리가 알고 있는 최소 유동화 속도식에서 구할 수 없는 범위에 해당한다. 그렇기에 유량 3L/min부터 기준높이 올라가므로 이때부터레이놀즈 수가 1000의 근접하거나 이상으로 가정을 하여 구했다.{bar{V _{0M}}} phantom{} =` LEFT [ {phi ers

공학/기술| 2024.06.06| 10페이지| 2,500원| 조회(99)

반응기, 유동층, 고정층, 반응현상실험, 고정층 유동층

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반응현상 결정화 실험

..FILE:mimetypeapplication/hwp+zip..FILE:version.xml..FILE:Contents/header.xml^1.^2.^3)^4)(^5)(^6)^7^8..FILE:Chart/chart1.xml60wt% 자연냉각'[통합 문서1]Sheet1'!$B$1온도 ℃'[통합 문서1]Sheet1'!$A$2:$A$86General012345*************4***************************************4**************************4*************5556575*************6566676*************758*************110115125'[통합 문서1]Sheet1'!$B$2:$B$86General51504948474544.54241403938.5*************3333231.5*************828272726.32625.925252524.524.2242423.723.12322.922.922.822.222.122222221.521.321.2212120.920.520.320.10000000*************2019.819.519.519.519.10000000000000119.10000000000000119.10000000000000119.10000000000000119.10000000000000118.89999999999999918.60000000000000118.217.717.21716.215.51515.5시간 min온도 ℃..FILE:BinData/ole6.ole..FILE:BinData/i(4)식으로 정의된다.수식입니다.K= {1} over {(1/k ^{'} )+(S/D)}(4)결정의 성장속도는 동일 물질에 있어서도 결정면에 의해서 다르지만, 각 면의 평균적인 속도를 취하여 성장속도라고 생각하여 위의 식을 결정입경의 증가속도라고 하고, m과 A의 각각 (5)와 (6)식으로 정의한다.수식입니다.m=k _{1} L ^{3}(5)수식입니다.A=k _{2} L ^{3}(6)(5)와 (6)식을 (6)식에 대입하여 정리하면 (7)식과 같이 된다.수식입니다.{dL} over {dt} =(Kk _{2} /3 rho k _{1} )(C-C _{s} )(7)여기서, k1 ,k2를 결정의 모양에 대한 계수, ρ를 결정의 비중이라 한다.(7)식으로부터 동일 용액 중에서 성장하는 동일 물질의 크기가 다른 결정에 있어서 입경의성장속도는 결정의 크기에 관계가 없음을 알 수 있다. 즉, L을 t 시간 중에 한 개 결정의 입경 증가량이라 하면, 동일한 조건하에서 성장하는 결정간에는 이것이 일정하다. 이것을MaCabe의 L 법칙이라 하며, (8)식과 같이 나타낸다.수식입니다.TRIANGLE L=L TRIANGLE t(8)서로 다른 입경의 결정으로부터 결정이 성장하는 경우의 L법칙은 (9)식과 같이 된다.수식입니다.W _{p} = int _{0} ^{W _{a}} {(1+ {TRIANGLE L ^{3}} over {W _{s}} )dw}(9)여기서, Wp를 제품 결정의 무게, Ws를 결정의 무게, Wa를 종정에 대해서 1보다 큰 입경을 갖는 부분의 무게, L을 종정부터 제품이 되기까지의 입경증가라 한다.(9)식은 종정 이외에 새로운 핵이 생성되지 않는 경우에 유도된 식이므로 실제 응용에는 문제가 있으나 장치의 설계, 조작의 척도로서 일반적으로 쓰여지고 있다.2) 온도와 용해도분자의 운동은 온도의 함수이무로 고체와 용매의 상호 용해도는 온도에 의존한다.열역학으로부터 용매에 대한 1차 도함수는 (10)식과 같다.수식입니다.( {Partial `lnx _{i}} over {PART 즉 포화농도를 나타낸다. 이것은 과포화용액에서 결정화가 일어날 때 도달하는 마지막 한계이기도 하다.그림입니다.원본 그림의 이름: CLP00001d980001.bmp원본 그림의 크기: 가로 443pixel, 세로 409pixel마이어스의 과포화 이론은 과포화 현상(oversaturation)을 설명하며, 과포화 용액에서 결정체의 형성과 성장에 관련된 개념을 다룬다. 과포화란 어떤 용액이 특정 물질의 농도가 포화점보다 높은 상태를 가리킨다, 마이어스의 과포화 이론은 이러한 과포화 용액에서 결정체가 형성될 때, 미시적인 결정핵(마이크로 크기의 입자)이 형성되고 이러한 결정핵을 기반으로 결정체가 성정한다는 개념을 제시한다.온도와 농도가 a점으로 표시되는 어떤 시료를 화살표 방향으로 냉각하면 용해도 곡선과 만나게 되며, 이 점에서 결정화가 시작된다고 볼 수 있다. 그런데 이 용액이 결정화할 고체나 그밖의 물질의 고체 입자를 포함하지 않는 순수한 균일용액이라면 포화온도보다 낮은 어떤 범위까지는 과냉각되더라도 결정화를 일으키지 않는다. 이 범위를 준안정영역이라고 한다. 마이어스는 이 준안정영역을 넘어서 불안정영역이 시작되는점 즉 과포화곡선상의 점 b에 도달했을때 결정핵이 생성된다고 하였다. 따라서 과포화 곡선 CD는 핵생성이 자발적으로 일어나기 시작하는 한계를 나타낸다. b점에서 용액의 농도는 더 이상의 냉각이 없을 경우에는 c점으로 떨어지며 냉각이 계속될 때는 bd를 따라 내려간다.5) 결정화 속도론(Crystallization Kinetics)임계 반경 rc전까지는 자유 에너지 변화량이 증가하는 불안정한 방향으로의 과정이 진행되나임계 반경 이상에서는 자유 에너지 변화량이 감소하는 안정한 과정을 나타내준다. 즉, 임계반경보다 큰 분자 집합체의 경우 자연적으로 성장을 계속해 간다는 의미이며, 이때 임계 반경크기의 분자 집합체를 결정핵(Crystal Nucleus)라 하며 임계 반경 이전의 분자 집합체를Embryo, 임계 반경 이후의 분자 집합체를 결정 입자라 한다. 또한910516.25920.511015.56020.3115156120.112515.56220510그림입니다.원본 그림의 이름: KakaoTalk_20231020_181605699_17.jpg원본 그림의 크기: 가로 4032pixel, 세로 3024pixel사진 찍은 날짜: 2023년 10월 20일 오후 4:28카메라 제조 업체 : Apple카메라 모델 : iPhone 13 mini프로그램 이름 : 16.6.1F-스톱 : 1.6노출 시간 : 1/120초IOS 감도 : 125노출 모드 : 자동35mm 초점 거리 : 26프로그램 노출 : 자동 제어 모드측광 모드 : 평가 측광플래시 모드 : 플래시 끔EXIF 버전 : 0232그림입니다.원본 그림의 이름: KakaoTalk_20231020_181605699_07.jpg원본 그림의 크기: 가로 4032pixel, 세로 3024pixel사진 찍은 날짜: 2023년 10월 20일 오후 4:32카메라 제조 업체 : Apple카메라 모델 : iPhone 13 mini프로그램 이름 : 16.6.1F-스톱 : 1.6노출 시간 : 1/120초IOS 감도 : 100노출 모드 : 자동35mm 초점 거리 : 26프로그램 노출 : 자동 제어 모드측광 모드 : 평가 측광플래시 모드 : 플래시 끔EXIF 버전 : 02322050그림입니다.원본 그림의 이름: KakaoTalk_20231020_181605699_04.jpg원본 그림의 크기: 가로 4032pixel, 세로 3024pixel사진 찍은 날짜: 2023년 10월 20일 오후 4:32카메라 제조 업체 : Apple카메라 모델 : iPhone 13 mini프로그램 이름 : 16.6.1F-스톱 : 1.6노출 시간 : 1/120초IOS 감도 : 100노출 모드 : 자동35mm 초점 거리 : 26프로그램 노출 : 자동 제어 모드측광 모드 : 평가 측광플래시 모드 : 플래시 끔EXIF 버전 : 0232그림입니다.원본 그림의 이름: KakaoTalk_20231020_181605699.jpg원본 그림의 잔류율 : 어떤 입경보다 큰 입자군의 전입자군에 대한 비율③ 통과율 : 어떤 입경보다 작은 입자군의 전입자군에 대한 비율이러한 입도 분포의 측정은 일상적으로 다양한 산업에서 이루어지며 다양한 제품의 제조과정에서 중요한 매개변수이기도 하다.현미경의 F.O.V5X 5.3mm10X 2.65mm20X 1.325mm50X 0.53mm 이므로 5X 의 자연냉각과 급속냉각의 결정 사진을 보면 자연냉각의 결정은 하나로 크게 있지만 급속냉각의 경우 사진을 보면 결정이 무수히 많이 있는 것을 확인 할 수 있다. 여기서 자연냉각의 결정 크기가 급속냉각보다 훨씬 크다는 것을 볼 수 있다.(6)수식입니다.Na _{2} S _{2} O _{3}의 용해도 data와 성분 및 비중의 관계를 조사하라.비중 : 1.85성분 : 황산나트륨과 이산화황, 물로 분해 , 대부분 5수화물로 존재5수화물 : Na2S2O3 * 5H2O비중 = 혼합용액 무게 / 혼합용액의 부피= 용매의 질량 +용질의 질량 / 용액의 부피용해도 : 어떤 온도에서 용질의 질량 g / 용매의 질량 100g용해도가 높다는 것은 용액의 부피가 일정하다면 녹는 질량이 많다는 의미이므로 용질의 질량이많아져 비중이 높아진다. 따라서, 농도 높아진다.(7)수식입니다.Na _{2} S _{2} O _{3}52% 용액1000kg을 38℃까지 냉각시킬 경우수식입니다.Na _{2} S _{2} O _{3}수식입니다.BULLET 5H _{2} C의 이론석출량을 구하여라(단, 용매의 증발은 없다고 본다. 또 용액농도와 냉각 온도에 의한이론석출량 도표를 그려라.).52% 용액 1000 kg = 증류수 480 kg +Na _{2} S _{2} O _{3}520kg온도(℃)용해도(g/용매 100g)050.21059.72070.12575.93591.245123.960191.3그림의 추세선으로부터38℃에서 용해도를 구하면x=`0.0006T ^{3} `-0.0153T ^{2} +0.9989T`+`50.423#phantom{} `=`0.0006(38) ^{3}도이다.

자연과학| 2024.06.06| 22페이지| 2,500원| 조회(66)

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