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[화학공학실험] 기체흡수실험 평가A좋아요

기체흡수와 충전탑의 설계혼합 기체 또는 증기를 액과 접촉시켜서 어떤 특정한 지체를 액중에 용해, 흡수시키는 조작은 실험실에서나 화학공장에서나 여러가지 목적에서 널리 사용되고 있다. 혼합 기체 중에서 어떤 성분을 회수하기 위하여, 제거 정제하기 위하여, 또는 기체와 액의 반응 생성물을 얻기 위함이 흡수의 목적이라고 할 수 있다. 본 보고서에서는 흡수의 원리를 이해하고 여러 가지 계수의 정의를 알아보고 직접 구해 보도록 한다.(1) 충전탑 설계● 충전탑충전탑은 기체흡수 및 그 외 다른 조작에 사용되는 일반 장치이다. 이 장치는 본체가 원통형 탑(column 또는 tower)이며, 바닥에는 기체 입구와 분배공간이 있고, 위에는 액체 입구와 분배 창치가 있으며, 위와 아래에 기체 및 액체 출구가 있고, 탑 충전물(tower packing)이라고 하는 여러 모양의 불활성 고체가 지지되어 있다. 충전물 지지대에서 범람이 일어나지 않도록 되어 있다. 순순한 용매이거나 용질의 희석용액 및 묽은 액체라고 불리는 유입액체는 분배장치에 의해 충전물 꼭대기로 분배되며, 이상적 조작에서는 충전물 표면을 골고루 적신다. 큰 탑에는 분무노즐이나 일류 둑(overflow weir)이 있는 분배판이 있는 것이 보통이다. 용질이 많이 함유된 기체, 즉 농후기체(rich gas)는 충전물 밑에 있는 분배공간으로 들어가서 충전물들의 틈 사이를 통해 액체흐름과 향류로 위로 흘러간다. 충전물들은 액체와 기체 사이의 접촉면적을 크게 해 주며, 상간에 밀접한 접촉을 이루도록 한다. 농후기체 속의 용질은 탑에 들어가는 새 액체에 의해 흡수되며, 희석기체 (dilute gas)또는 희박기체(lean gas)는 꼭대기로 나간다. 액체는 아래로 흘러 내려감에 따라 용질이 농축되며, 진한 액체(strong liquid)라고 하는 농축액체는 액체 출구를 통해 탑 밑바닥으로부터 나간다.● 탑 충전물충전물로서는 여러 가지가 고려되고 있지만 다음과 같은 조건이 요구된다.단위체적당 중량이 작을 것, 단위체적당 유효면적이여기서는 기체흡수를 완전히 물리적으로 흡수된다고 생각되는 경우만을 취급하고 화학반응을 동반하는 경우는 아직 연구가 완전하지 않은 점이 있으므로 논하지 않기로 한다.기체 혼합물 중의 어느 특정한 성분을 적당한 용매에 용해시켜 분리해내는 조작을 보통 기체 흡수(gas absorption)라고 하며 증류와 같이 널리 쓰이는 분리 조작(separation)의 하나이다. 기체흡수의 주요한 목적은 혼합기체 중의 유용성분의 회수(recovery), 불필요한 성분 또는 유해성분의 제거 중의 하나이지만 가끔 흡수에 의해서 화학반응을 시키는 경우도 있다.기체흡수는 보통 충전탑, 분무탑, 단탑 등을 이용해서 탑 밑에서 원료가스를 송입하고 탑정에서 용매를 주입해서 연속적으로 행해지지만 화학반응을 주로 하는 경우에는 교반조내의 용액에 가스를 불어넣는 회분식(batch process)의 방법도 쓰인다. 여하간 용액과 가스의 접촉면적을 충분히 크게 하는 것이 중요한 점이다.기체흡수의 이론은 기액평형에서의 가스의 용해도와 경막을 통한 용해속도가 기초가 된다. 일반적으로 가스의 액체에 대한 용해도는 가스의 종류에 따라 많이 달라진다. 지금 물을 용매로 하는 경우를 예로 들면{ NH}_{3 }, HCl과 같이 매우 녹기 쉬운 것으로부터{ SO}_{2 },{ CO}_{2 }와 같이 중간정도의 용해도인 것, 또{ N}_{2 },{ O}_{2 }와 같이 거의 용해하지 않는 것까지 실로 광범위하다.일반적으로 온도가 낮을수록 가스의 용해도가 크므로 가스흡수는 저온일수록 좋다. 그 때문에 용액의 점도가 증가되어 도리어 불리하게 되는 일도 있다. 또 화학반응을 수반하는 흡수에서는 너무 저온이면 반응속도가 늦어 실용이 안되는 경우도 있다. 한편 HCl 이나{ NH}_{3 }등의 가스는 물에 용해될 때에 발열이 심하므로 흡수탑내의 냉각을 고려할 필요가 있다.또 가스흡수에 관계 있는 장치로서 세정기(scrubber)라는 세척탑이 있다. 이것은 가스 혼합물 중의 불필요한 성분을 물 등으로 세정·제거하는 일종의 므로)Hy = GM/kgaP 그리고 H0y = GM/KgaP (27)Hx = (Gx/ρx)/kLa 그리고 H0x = (Gx/ρx)/KLa (28)설계가 N0y에 근거했으면, H0y값은 아래에서 보는 바와 같이 Kya나 Hy 및 Hx값들로부터 계산 될 수 있다. 총괄 저항식인 식 (12)로 출발하면, 각 항에 GM을 곱하고 마지막 항은LM/LM을 곱한다. 여기서, LM=L/S=Gx/M은 액체의 몰질량속도이다. 즉,GM/Kya = GM/kya + (mGM/kxa)(LM/LM) (29)식 (23)에서 (25)까지의 정의로부터 다음 식을 얻는다.H0y = Hy + m(GM/LM)Hx (30)● 다성분 흡수기체 혼합물로부터 하나 이상의 용질이 흡수될 때 각 용직마다 별개의 평형선과 조작선이 필요하게 되지만 조작선의 기울기인 L/V는 모든 용질에 대하여 똑같다. 다성분 흡수의 예로는 중질유에 흡수시키는 경질 탄화수소기체의 회수, 메탄올이나 알칼리 용액에 흡수시켜 천연가스나 석탄가스화 생성물로부터 CO2와 H2S의 제거, 및 부분산화로 생성된 유기제품을 회수하기 위한 물의 세척 등을 들 수 있다.● 탈리 또는 탈거많은 경우에 기체 혼합물로부터 흡수된 용질은 액체에서 탈리되어 보다 농축된 형태로 용질을 회수하며, 흡수 용액을 재생시킨다. 탈리를 위해 좀더 좋은 조건을 만들려면, 온도를 높이거나 압력을 감소시켜야 하며, 또는 두 가지 변화를 모두 이용해야 한다. 용질을 거의 대부분 제거하기 위해서는 일반적으로 몇 개의 단이 필요하며, 탈리나 탈거는 액체와 기체가 향류흐름을 갖는 탑에서 이루어진다. 수증기가 탈거매체로 이용되면 응축될 수 있기 때문에 용질 회수가 쉬어진다.흡수와 탈거의 총괄 공정에서 수증기 비용이 종종 주요 비용이 되므로, 가능하면 수증기를 적게 쓰도록 공정이 설계된다. 탈거탑은 최소 증기유량에 가깝게 운전되며, 용질의 일부는 완전히 회수시키려고 하기보다는 탈거된 용액에 남겨 둔다.● 물질전달 상관관계총괄 물질전달계수나 전달단위의 높이를 계산하려면, 기상과 액상끝에서 다른 쪽 끝까지 연속적이다. 그림 22.9의 점선으로 표시한 부분처럼 탑의 한 부분에 대한 물질수지는 다음과 같다.총물질 :{ L}_{a }V = L{ V}_{a }성분 A :{ L}_{a } { x}_{a }Vy = Lx{ V}_{a } { y}_{a }여기서, V는 기상의 몰유량(molal flow rate)이고, L은 탑의 같은 지점에서 액상의 몰유량이다. L상과 V상의 농도인 x와 y는 같은 위치에 적용한다.양끝 흐름에 기준한 총괄 물질수지는 다음과 같다.총물질 :{ L}_{a }{ V}_{b }={ L}_{b }+{ V}_{a }성분 A :{ L}_{a } { x}_{a }+{ V}_{b } { y}_{b }={ L}_{b } { x}_{b }+{ V}_{a } { y}_{a }미분접촉 장치에 대한 조작선 식은 다음과 같이 된다.y= { L} over {V }x+{ { V}_{a } { y}_{a }- { L}_{a } { x}_{a } } over {V }(2.1)식 (2.1)에서 x와 y는 탑 전체의 임의의 부분에서 서로 접촉하고 있는 액체와 기체의 조성을 표시한다. 어느 주어진 높이에서의 조성은 충전물 위치와 관계없다고 가정한다. 기체 혼합물로부터 용해성 성분을 흡수함으로써 총 기체유량 V는 기체가 탑을 통과함에 따라 감소하고, 액체흐름 L은 증가한다. 이러한 변화는 조작선을 약간 구부러지게 만든다. 용해성 기체를 10% 이하 함유하는 묽은 혼합물에 대해서는 총 유량변화의 영향이 무시되며, 설계는 평균유량에 기준해서 한다.2) 기체-액체의 한계비(limiting gas-liquid ratio) 식 (2.1)은 조작선의 평균 기울기가 액체와 기체의 몰유량 비인 L/V임을 보여주고 있다. 따라서, 주어진 기체흐름에 대해 액체 흐름이 줄어들면, 조작선 기울기가 감소한다. 그림 22.10의 조작선 a b를 생각해 보자. 기체유량과 장치 양끝의 농도들인{ x}_{a },{ y}_{a }및{ y}_{b }를 고정하고, 액체유량 L을 감소한다고 가정하로 150 내지 250 mm)가 될 때에는 선들이 거의 수직이 된다. 탑의 일부 지역에서는 액체가 연속상이 되고, 범람점에 도달한다. 기체유량을 일시적으로 더 높일 수도 있으나, 그렇게 되면 액체가 빨리 축적되어 탑 전체가 액체로 채워질 수 있다.충전탑에서의 조업 기체속도는 범람속도보다는 확실히 낮아야 한다. 그렇지만 범람에 가까워지면 충전물 표면의 거의 대부분이 젖어, 기체와 액체간의 접촉면적이 극대화된다. 설계사는 안전조업을 보장하기 위해서 범람속도에서 아주 먼 속도를 선택해야 하지만 너무 큰 탑을 필요로 할만큼 낮은 속도는 아니어야 한다. 기체와 액체속도를 낮추면 거의 그것에 비례하여 물질전달속도도 감소하기 때문에, 설계속도를 낮추면 필요한 탑 높이를 크게 변화시키지 않으면서 탑경을 증가시킨다.충전탑의 탑지름의 결정 (decision of packed tower)가스 흡수탑의 탑 지름은 양비 L/G 에 지배되지만 지름이 너무 작으면 훌러딩이 일어나기 쉽고 또 압손실도 크므로 동력비가 커진다. 지름이 너무 크면 충전물이 적시지 않을 염려가 있고 또 건설비가 많이 든다.설계상은 가스유속이 훌러딩 속도의 1/2정도가 탑지름을 결정하는 것이 안전하다. 충전탑의 훌러딩 속도나 로딩 속도에 관해서는 여러 가지가 연구되고 있다.충전탑의 가스압손실 (gas pressure loss of packed tower)이것에 관해서도 여러 가지 연구가 있지만 다음 실험식에 의하는 것이 간편하다. 이것은 로딩 점 이하의 상태에서 조작하는 경우 충전층 1 m당의 압손실을 주게된다..조작선 선도(operating-line daiagram) 2성분계에서 캐스케이드 속에 있는 두 상의 조성은 x를 횡축으로 y를 종축으로 하는 도표 상에 표시할 수 있다. 탑내의 중간 부분에서의 물질수지는 n단을 나가는 L상의 농도 xn과 그 단으로 들어가는 V상의 농도 YN+1과의 관계이다. 관계식으로 표시하면 다음과 같다.YN+1=LN.XN/VN+1+Vaya-Laxa/Vn+1식은 탑에 대한 조작선 식이이다.

공학/기술| 2002.06.28| 28페이지| 1,000원| 조회(1,197)

흡수탑, 물질전달, 기체흡수, 이상단수

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[화학공학실험] 반응공학실험 평가B괜찮아요

1. 실험제목 : 반응공학 실험 (촉매, GC)2. 실험목적Ethyl acetate와 NaOH를 CSTR에서 반응시킬 때 유출속도를 분석함으로써 반응속도를 구하여 반응속도상수와 반응 차수를 구하여 반응 속도식을 결정한다.3. 실험원리3-1. 반응차수와 속도상수(1) 반응속도의 정의단위 시간당, 단위 부피당 반응물이 얼마나 빨리 소멸되고 생성물이 얼마나 빨리 생성되는가를 나타낸다.즉, 농도의 변화를 변화에 걸린 시간으로 나눈 것이다.반응속도=- { DELTA (반응물의 농도)} over { DELTA (시간) }= { DELTA (생성물의 농도)} over { DELTA (시간) }화학 반응의 속도는 농도, 압력, 온도, 촉매, 혼합의 정도 등 반응 조건에 따라 변한다. 일반적으로 화학 반응속도는 단위 시간에 생성 또는 소멸하는 물질의 단위 부피당 몰수로 나타낸다.{ γ}_{A }= { 1} over {V } { d {N }_{A } } over {dt }= { 1} over {V } {d( { C}_{A } V)} over {dt }= { (반응에서 생성되는 A 의 mole 수)} over {(단위체적) (단위시간) }{ C}_{A } : 반응 A의 농도, mol/ { ft}^{3 }V : 반응혼합물의 체적,{ ft}^{3 }여기서 A가 생성되면 속도식은 (+) 값을 갖고 A가 반응물로서 소모되어 버리면 (-) 값을 갖는다. 일반 적으로 반응의 진행속도는 계의 구성성분, 온도 및 압력의 영향을 받으므로{ γ}_{A }= f( 온도, 압력, 구성성분)로 표시될 수 있는데, 평형상태에서도 위의 3가지 조건 중 2가지가 결정되면 나머지 하나도 결정될 수 있으므로{ γ}_{A }=f( 온도, 구성성분)등으로 표시된다.(2) 반응속도의 농도의존성① 기초적 반응(elementary reaction)A + B R : 화학양론식(stoichiometric eq.){ γ}_{A }= -k {C }_{A } {C }_{B }반응속도식(rate eq.)와 같이 반응이 일 단계적으적정액은 반응이 완결될 때까지 분석물질에 조금씩 첨가된다. 가장 보편적인 방법은 다음페이지 그림에서 보여주는 바와 같이 뷰렛으로부터 적정액을 가하는 것이다.반응이 언제 완결되었는가를 결정하는 일반적인 방법으로는 지시약의 색깔변화를 관찰하거나 분광광도계의 흡광도 변화를 관측하거나 또는 분석 용액에 잠긴 한 쌍의 전극 사이의 전류나 전압의 변화를 측정하는 것이다. 지시약은 당량점 부근에서 물리적 성질이 갑자기 변하는 화합물이다. 색이 변하는 것은 당량점에서 분석물질이 갑자기 소멸되거나 적정시약이 갑자기 나타나기 때문이다.당량점은 적정에서 분석물질과 정확하게 화학량론적으로 반응하는 데 필요한 가해 준 적정액의 양이 되는 점이다. 당량점은 적정에서 얻고자 하는 이상적인 결과이며, 실제 측정하는 것은 종말점이다.종말점은 용액의 물리적 또는 화학적 성질이 갑자기 변화되는 점이다. 종말점과 당량점의 차이는 피할 수 없는 적정오차(titration error)이다. 지시약의 색깔, 반응물 또는 생성물의 광학흡광도, pH 또는 전도도와 같은 변화들 중에서 쉽게 관찰할 수 있는 적당한 물리적 성질을 선택하면 당량점에 아주 근접한 종말점을 관찰할 수 있다. 적정오차는 바탕적정(blank titration)을 이용하여 추정할 수 있다. 관측된 종말점 값으로부터 바탕값을 빼주면 정확한 당량점을 얻게 된다. 실제분석 과정에서는 사용된 반응물들 중의 한 가지의 양을 알고 있다고 가정했다. 농도를 아는 적정시약은 용액에 일정량의 순수한 시약을 일차표준물질(primary standard)이라 한다. 일차표준물질로 사용하기 위해서는 시약은 순도가 99.9% 또는 그 이상이어야 한다. 이것은 일상적으로 보관할 때 분해되지 않아야 하며, 가열이나 진공으로 건조시킬 때에 안정해야 한다. 그러나 대부분의 경우에 적정시약은 일차표준물로 구할 수 없다. 대신에 대강 원하는 농도를 갖는 용액을 만들어 칭량한 일차표준물질을 적정한다.표준화라 하는 이 방법을 이용하여 분석에 사용될 용액의 정확한 농도를 결정상에 기체를 사용하는기체 크로마토그래피(gas chromatography, G. C.)와 액체를 사용하는액체 크로마토그래피(liquid chromatography, L. C.)로 대별되며, 모두 분석시료의 전처리적인 목적성분의 분리 및 최종적인 분석에 사용된다.① 기체 크로마토그래피(G. C.)G. C.가 최종적인 분석에 앞서는 분리수단으로 사용되는 것은 복잡한 혼합계 시료에서 성분이 비교적 기화되기 쉬운 것으로 구성되어 있을 때이다. G. C.로 분리되어 얻은 목적성분의 봉우리를 냉각트랩 등으로 분취하여 최종적인 분석법으로서 적외선흡수(IR), 질량분석(MS)또는 핵 자기 공명분석(NMR) 등으로 각 성분의 스펙트럼을 측정이 큰 분취용 분리칼럼을 써서 혼합계 시료중의 어떤 성분을 그 물성 측정이나, 다음의 화학반응을 하기 위한 순수한 시료를 조제할 목적으로 일정량(목적에 따라 mg∼수g 정도)을 달리하는 분취 크로마토그래피 등의 방법도 사용되고 있다. 한편, 온라인으로 결합시킨 G. C.-MS나 G. C.-IR등의 분석시스템에서는 G. C.로는 혼합시료성분의 예비적 분리를 하고 있다.② 기체 크로마토그래피 기기 장치기체 크로마토그래피의 기기는 다른 형태의 컬럼 크로마토그래피에서 쓰는 것과 거의 차이가 없다. 기체 크로마토그래프는 (a) 운반기체원, 허용된 범의 내에서 흐름속도를 원하는 크기로 고정시킬 수 있어야 한다.(b) 가열할 수 있는 주입구(25∼500℃) (c) 항온 공기중탕(25∼400℃) 내의 컬럼 (d) 증기상 시료에 적합한 검출기로 구성되어 있다. 문제의 시료를 증발시키고, 이들을 기체상으로 유지하기 위하여 높은 온도가 필요하다. 분배계수는 온도에 의존하므로 온도는 0.1℃∼0.01℃ 사이로 조절하여야 한다. (머무름 시간 측정에 요구되는 정밀도에 의존함) 시료가 빠르게 휘발되도록 하고 응축되는 것을 방지하기 위하여 주입구와 검출기는 일반적으로 컬럼 온도보다도 약 10%정도 높도록 유지한다(어떤 경우라도 불꽃이온화검출기의 온도는 100℃ 이상)(사용하기 전) 컬럼의 묵힘(curing) 또는 컨디셔닝(conditioning)의 3가지의 가장 중요한 단계가 있다. 효율이 높은 컬럼은 검출한계가 낮고 분석시간이 짧다. 어렵기 하지만 미터당 단수가 3000 이상인 컬럼을 만드는 것이 일반적인 목표이다.그러나 미터당 단수가 2000이상인 컬럼을 일관되게 만들 수 있는 몇 가지 방법이 있다. 입자의 크기를 균일하게 하려면 좁은 범위의 메쉬크기를 사용하고, 가루(대단히 작은 입자)를 주의 깊게 제거해야 하며, 코팅과 충전과정을 거칠게 하여 더 많은 가루가 생기지 않도록 조심하여야 한다. 안지름이 2∼3mm 인 분석용 컬럼에는 100∼200메쉬 크기가 바람직하다.(a) 플라스크에 용매를 넣고, 여기에 액체상을 녹인다. (적당한 용매를 목록에서 찾되. 사용되는 지공에서도 끊지 않는 것을 선택한다.)(b) 지지체를 잘 적시기 위하여 서서히 흔들면서 지지체에 냉각된 용액을 가한다.(c) 마개를 하고 지지체 구멍으로부터 공기를 제거하기 위하여 진공을 걸어준다. 더 이상 기포가나오지 않을 때, 진공상태를 5분간 방치한다.(d) 진공을 풀고 , 거친 다공성의 소결유리판이 목에 붙어 있는 유리깔때기나 유동베드 건조기(floidized-bed dryer)에 지지체를 옮긴 즉시 용액을 감압 거르기 한다.(e) 용액방울의 떨어짐이 멈춰지면 입힌 충전물질의 bed를 유동화시키고, 뜨거운 질소기체를 부드럽게흘러보내어 건조시킨다. (충전물질이 건조되어서 용매냄새가 나지 않으면 컬럼속에 충전시킬수 있다.)감압시킨 상태에서 코팅한 충전물질은 한 번에 조금씩 컬럼속으로 넣으면서 가볍게 두드린다. 이때에 전기진동기가 흔히 사용되지만, 진동기는 가루로 만들어서 컬럼의 성능을 저하시킬 수도 있다. 중요한 인자는 충전물질의 균일성과 가볍게 두드리는 것이다. 충전물질을 컨디셔닝하기 위하여 운반기체를 조금씩 흘려 보내면서 충전물질의 최고사용온도까지 컬럼의 온도를 서서히 오린 뒤에 수 시간 동안 이온도로 유지한다. 이렇게 하면 지지체표면에 입혀진 액체가10-5, λHe=34.80×10-5).이러한 이유 때문에 헬륨이 운반기체로서 널리 사용된다. 그러나 영족기체를 분석할 때에는 질소를 운반기체로 사용할 수 있다. TCD는 신뢰도가 좋고, 간단하며, 비파괴적이고, 비교적 민감하다. 따라서 거의 모든 화합물에 감응하며, 제조용의 GC에 널리 사용된다. 또 비파괴적이므로 IR분광법과 같은 다른 방법으로 추가시험을 할 목적으로 용질을 회수할 수 있다(예를 들면, 드라이아이스-아세톤 중탕을 써서). 상대적인 응답이 용질에 따라서 널리 변하고 농도와 비직선적인 관계를 흔히 나타내므로 정량분석을 하려면 주의깊게 검량곡선을 만들어야 한다. 단순히 봉우리비가 상대적인 양을 정확히 나타낸다고 생각해서는 안된다. 이 검출기는 용출기체 1㎖당 약 5∼10×10-6g의 농도검출한계를 가지며, 약 10-5 의 동적(작업) 범위를 가진다.(b) 불꽃이온화 검출기불꽃이온화 검출기(flame ionization detector, FID)는 넓은 직선범위와 높은 감도를 가지며 신뢰도가 높다. 이 검출기는 정전기장에서 분극된 수소-공기불꽃으로 이루어져 있다. 운반기체가 불꽃속을 지나갈 때, 불꽃은 가연성 시료성분을 태워서 이온화시킨다. 이 이온들(주로 탄소화합물)이 전극에 수집되면서 전류가 발생한다. FID는 카르보닐류 및 카르복시산류 등의 산소와 결합한 탄소, 또는 그들의 황화합물에 대하여는 감응이 떨어진다. 그러나 물이나 영구기체(N2, O2, CO2 등)에는 전혀 감응하지 않으며, 따라서 수용액이나 대기시료 중에 있는 흔적량 분석에 매우 적합하다. 응답은 탄소원자의 수에 비례하지만, 할로겐, 아민, 히드록실기 또는 전자를 포착하는 종으로 많이 치환될수록 감소한다. 검출한계는 시료기체 1㎖당 1∼5×10-9g이고, 108의 동적범위를 가진다. 컬럼유출기체를 두 개의 흐름으로 나누면 시료를 수집할 수 있다.(c) 전자포착 검출기전자포착 검출기(electron-capture detector, ECD)는 작용기의 자유전자에 대한 친화력(FID에른다.

공학/기술| 2002.06.12| 12페이지| 1,000원| 조회(1,141)

반응공학, 적정, 속도상수, GC, 반응차수

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[생물정보학] 생물정보학

..PAGE:1BioinformaticsBioinformaticsA Practical Guide to the Analysis of Genes and ProteinsSecond EditionEdited byAndreas D. BaxevanisB. F. Francis Ouellette인하대학교 화고생 4학년 11951270 황 진 하Bioinformatics 발표수업..PAGE:2Chapter 9Creation and Analysis of Protein Multiple Sequence AlignmentsGeneration of a Multiple Sequence AlignmentThe following problems are based on the annexin supergene family.The analysis required below will focus on the individual repeat units, rather than the organization of the repeat units within the full-length protein sequences.Subfamily AnalysisThe following steps will allow a subfamily analysis to be performed on the annexin family. The input file is ideal_annexins...PAGE:3AnnexinAnnexin은 calcium 의존적으로 산성 인지질에 결합하는 단백질들을 총칭한다.이들은 모두 calcium 및 인지질과 결합하는 공통적인 domain과구조적으로 70개의 homologous한 아미노산들로 구성된domain이 4개 또는 8개가 반복되는 구조(core domain)를 가지고 있다...PAGE:4Internet resources for topics presentedin chapter 9AMAS, Jpred, ProtEST, JalView, AMPShttp://www.compbio.dundee.ac.uk/SoftwareCLUSTAL Wftp://ftp.ebi.ac.uk/pub/software..PAGE:51. Start Jalview and read in the alignment file by typing ideal_annexins...PAGE:6..PAGE:7..PAGE:8..PAGE:9..PAGE:102. Select Average Distance Tree from the Calculate menu. Click on the tree at an appropriate position to draw a vertical line and highlight the four clusters...PAGE:11Homo sapiensHouse mouseFruit flyDogRabbitCowChickenAspergillus nigerSilk mothSchistosoma mansoni..PAGE:123-1. Return to the Alignment window. Select Conservation from the Calculate menu. The most highly-conserved positions within each subgroup of sequences will be colored the brightest...PAGE:13..PAGE:143-2. Examine the alignment, and identify the charge-pair shown as an example in this Chapter. Selecting either the Taylor or Zappo color schemes may help in identifying the desired region...PAGE:15..PAGE:164. Submit the file AMAS file to the AMAS Web server. On the Web page, paste the contents of the file into the Alignment window, then paste the contents of the file Sensible Groups file into the Sensible Groups window...PAGE:17AMAS fileSensible Groups file..PAGE:18For the log file to diagnose problems..PAGE:19For the text summary of the analysis..PAGE:20Useful site for using “sequence alignment” tools available on SOFTWARE COLLECTION for BIOINFORMATICSat CCBB..PAGE:21References (URL)http://www.wiley.com/legacy/products/subject/life/bioinformatics/index.htmlhttp://www.compbio.dundee.ac.uk/Softwareftp://ftp.ebi.ac.uk/pub/softwarehttp://circinus.ebi.ac.uk:6543/jalview/http://jura.ebi.ac.uk:6543/cgi-bin/clustalw.cgihttp://barton.ebi.ac.uk/servers/amas_server.htmlhttp://www.ccbb.re.kr/..PAGE:22END

자연과학| 2002.06.12| 22페이지| 1,000원| 조회(443)

jalview, annexin, multiple alignmemts

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[화학공학실험] 기체흡수실험 평가A+최고예요

1. 실험제목 : 기체흡수2. 실험목적혼합 기체 또는 증기를 액과 접촉시켜서 어떤 특정한 지체를 액중에 용해, 흡수시키는 조작은 실험실에서나 화학공장에서나 여러가지 목적에서 널리 사용되고 있다. 혼합 기체 중에서 어떤 성분을 회수하기 위하여, 제거 정제하기 위하여, 또는 기체와 액의 반응 생성물을 얻기 위함이 흡수의 목적이라고 할 수 있다. 본 실험에서는 흡수의 원리를 이해하고 여러 가지 계수의 정의를 알아보고 직접 구해 보도록 한다.3. 실험원리(1) 충전탑 설계● 충전탑충전탑은 기체흡수 및 그 외 다른 조작에 사용되는 일반 장치이다. 이 장치는 본체가 원통형 탑(column 또는 tower)이며, 바닥에는 기체 입구와 분배공간이 있고, 위에는 액체 입구와 분배 창치가 있으며, 위와 아래에 기체 및 액체 출구가 있고, 탑 충전물(tower packing)이라고 하는 여러 모양의 불활성 고체가 지지되어 있다. 충전물 지지대에서 범람이 일어나지 않도록 되어 있다. 순순한 용매이거나 용질의 희석용액 및 묽은 액체라고 불리는 유입액체는 분배장치에 의해 충전물 꼭대기로 분배되며, 이상적 조작에서는 충전물 표면을 골고루 적신다. 큰 탑에는 분무노즐이나 일류 둑(overflow weir)이 있는 분배판이 있는 것이 보통이다. 용질이 많이 함유된 기체, 즉 농후기체(rich gas)는 충전물 밑에 있는 분배공간으로 들어가서 충전물들의 틈 사이를 통해 액체흐름과 향류로 위로 흘러간다. 충전물들은 액체와 기체 사이의 접촉면적을 크게 해 주며, 상간에 밀접한 접촉을 이루도록 한다. 농후기체 속의 용질은 탑에 들어가는 새 액체에 의해 흡수되며, 희석기체 (dilute gas)또는 희박기체(lean gas)는 꼭대기로 나간다. 액체는 아래로 흘러 내려감에 따라 용질이 농축되며, 진한 액체(strong liquid)라고 하는 농축액체는 액체 출구를 통해 탑 밑바닥으로부터 나간다.● 탑 충전물충전물로서는 여러 가지가 고려되고 있지만 다음과 같은 조건이 요구된다.단위체적당 중량이 작을 작하는 것이 좋다고 말하며, 거의 부하 속도에 가깝기 때문에 탑경은 이 부하 속도 범위에서 운전 가능하도록 설계된다. 충전탑의 왕일 이나 부하 속도에 관한 연구는 예로부터 행해져 오고 있고, 종종 실험식이 제출되고 있다. 그림 4.24는 부하속도에 관하 상관도의 하나이다. 이 곡선의 아래가 안전권이며, 이 곡선의 세로축에서 구해진 가스의 공탑속도 uG[m/s]를 유지하도록 탑의 단면적 S[m2]를 결정하면 좋다. 가로축의 G, L은 가스, 액의 질량속도[kg/m2·s]이다. ρG, ρL은 가스, 액의 밀도[kg/m3]이다. 세로축 각 항은 각각 무차원으로 uL은 액공탑속도, μL은 액점도[Pa·s], g는 중력가속도 9.8m/s2, Dp는 충전물 대표 길이[m], atDp는 충전물 대표 길이와 비표면적의 곱이며, 충전물에 의해 결정되는 값이다.(2) 흡수앞에서 본 바와 같이 충전 흡수탑의 지름은 취급되는 기체와 액체의 양, 그들의 성질 및 다른 흐름에 대한 한 흐름의 비에 관계된다. 탑의 높이, 즉 충전물의 총 부피는 원하는 농도변화의 크기와 단위충전층 부피당 물질전달속도에 관계된다. 그러므로 탑 높이의 계산은 물질수지, 엔탈피수지 및 구동력과 물질전달계수의 계산에 기초를 두고 있다.혼합기체 또는 증기를 액과 접촉시켜서 어떤 특정한 기체를 액 중에 용해, 흡수시키는 조작은 실험실에서나 화학공장에서나 여러 가지 목적에서 널리 사용되고 있다. 혼합기체 중에서 어떤 성분을 회수하기 위하여, 제거·정제하기 위하여, 또는 기체와 액의 반응생성물을 얻기 위함이 흡수의 목적이라고 볼 수 있다. 이런 경우에 액에 흡수시키지 않더라도 고체에 흡수(absorption) 또는 흡착(adsorption)시켜도 좋고 혹은 혼합기체를 액화한 후 증류(distillation)에 의하여 분리(separation)해도 좋을 것이다. 어떤 방법을 택하느냐 하는 것은 경제적인 견지에서 결정되지 않으면 안 된다.여기서는 기체흡수를 완전히 물리적으로 흡수된다고 생각되는 경우만을 취급하고 화학반응을-x) (8)r = Kya(y-y ) (9)r = Kxa(x -x) (10)계면의 조성 (yi, xi)는 식(7)과 (8)을 이용한 조작선 선도로부터 얻을 수 있다. 즉,(y-yi)/(xi-x) = kxa/kya (11)총괄 구동력은 y-x선도 상의 수직선이나 수평선으로 쉽게 결정된다. 총괄 계수는 평형선의 국부 기울기인 m을 이용해서 kya 및 kxa로부터 얻어진다. 즉,1/Kya = 1/kya + m/kxa (12)1/Kxa = 1/kxa + 1/mkya (13)● 탑 높이의 계산흡수탑은 4개의 기본 속도식 중의 어느 것을 이용하여 설계될 수 있지만, 기체경막계수가 가장 보편적이며, 여기서는 Kya의 이용에 중점을 두었다.단면적은 S이며, 높이 dZ에서의 미소부피는 SdZ이다. 몰유량 V의 변화를 무시하면 dZ부분에서 흡수된 양은 -Vdy이며, 이것은 흡수속도에다 미소부피를 곱한 것과 같다. 즉,-Vdy = Kya(y-y )SdZ (14)일정한 값을 갖는 V, S 및 Kya를 dZ쪽으로 모으고, 이 식을 적분하기 위해 재정리하여 (-)부호를 없애기 위해 적분한계를 바꾸면 다음과 같이 된다.(KyaS/V) dZ = KyaSZT/V = dy/(y-y ) (15)식 (15)의 우변은 어떤 경우에는 직접 적분할 수 있거나, 아니면 수치적분으로 구할 수 있다.● 전달단위 수탑 높이에 관한 식은 다음과 같이 쓸 수 있다.ZT = (V/S)/Kya dy/(y-y ) (16)식 (16)의 적분치는 증기의 농도변화를 평균 구동력으로 나눈 것으로서, 전달단위수[NTU(number of transfer unit)] N0y라고 한다. 하첨자는 N0y가 기상에 대한 총괄 구동력에 기준한 것임을 나타낸다. 식 (16)의 다른 부분은 길이의 단위를 가지며, 한 개전달단위의 높이(height of a transfer unit : HTU) H0y라고 한다 .따라서 간단한 설계방법은 y-x선도로부터 N0y를 결정하고, 거기에다 문헌에서 구했거나 물질전달 관계식으로 계산한 H0y를 곱하면 계가 없다는 것으로, 여기서는 정상 조작보다도 훨씬 큰 기체유량이 사용될 수 있다.● 충전탑에서의 다른 분리공정충전탑은 가끔 기체흡수와 마찬가지로 증류, 액-액 추출 및 조습에도 사용된다. 설계는 총괄 전달계수나 전달단위 수 및 1개 전달단위의 높이에 근거해서 알 수 있다. 기상이 연속상이고 액체가 충전물 위로 실개천을 이루는 증류나 증습의 경우, 물질전달계수와 범람 특성이 기체흡수의 경우와 비슷하기 때문에 똑같은 일반 상관관계가 적용된다.● 충전탑에서의 증류충전탑은 연속증류나 회분증류에 대한 분별 증류탑으로 사용될 수 있다. 충전층의 상당높이(HETP)는 일반적으로 1내지 2ft범위에 있다. 상당이론단당 압력강하는 일반적으로 체판형 단이거나 포종 단보다 작은데, 바로 이 점이 진공 조작에 대한 중요한 장점이다.4. 내용보충1. 충전물질탑 충전물은 세 가지 유형으로 분류된다. 즉, 탑 속으로 불규칙하게 쏟아넣는 것, 손으로 쌓는 것, 및 주문형 구조 충전물 등이다. 쏟아넣는 충전물은 주요 치수가 6 내지 75 mm(1/4 내지 3 in.)이며, 25 mm 이하의 충전물은 주로 실험실이나 시험용 장치에 사용된다. 손으로 쌓는 충전물은 50 내지 200 mm(2 내지 8 in.)크기이다. 그들은 쏟아넣는 충전물보다 덜 사용되며 여기서는 취급하지 않는다.충전물로서는 여러 가지가 고려되고 있지만 다음과 같은 조건이 요구된다.① 단위체적당 중량이 작을 것.② 단위체적당 유효면적이 클 것.③ 정체량(hold-up)이 적을 것.④ 액이나 가스의 분포가 균일할 것.⑤ 가스의 압력손실이 적을 것.⑥ 공간율(void, 공극 대 외관상 용적의 비)이 클 것.⑦ 내식성, 내열성, 기계적 강도가 우수할 것.⑧ 가격이 저렴할 것 등.현재 공업적으로 많이 이용되고 있는 것은 자기제의 탑충전물 래시히링(rasching ring)이다. 이것은 지름과 높이가 같은 중공원통으로 보통 지름 25∼75 mm의 것이 많이 쓰인다.자기제 래시히링(rasching ring)을 불규칙하게 충전한 경우에 욱 어려워진다. 탈거에 드는 에너지비용은 흔히 흡수-탈거조작 총 비용의 주요 부분이 아니다.흡수에 대한 최적 액체유량은 두 장치의 조업비용과 장치의 고정비를 균형잡아 구하게 된다. 일반적으로 흡수탑의 액체유량은 최소 유량의 1.1 내지 1.5배 범위에 있어야 한다.흡수탑 꼭대기에서의 조건들은 가끔 장치비와 조업비간의 균형을 고려해야 하는 설계변수이다. 예를 들어, 잠정적인 규격으로 기체흐름에서 제품의 98% 회수를 요구하게 되면 설계자는 탑이 얼마틈 더 높으면 99%를 회수하게 되는가를 계산해 보게 된다. 만약 회수된 잉여제품의 가치가 잉여비용을 초과하면 최적 회수율은 적어도 99%이며, 보다 더 높은 회수율에 대해서도 계산을 계속해 봐야 한다. 제거되지 않은 용질이 오염물질이면 배기중의 용질 농도를 방출 기준에 따라 정하고, 용질 회수율은 제품값과 조업비용에 기준한 최적치를 초과할 수도 있다.그림 2.4의 선도는 탑에 공급된 액체 속에 있는 용질의 중요한 농도를 보여주며, 기체로부터 99%를 제거하는 것이 이 경우에는 불가능하다. 그러나 더 잘 탈거시키든가 아니면 흡수 액체를 보다 완전하게 재생함으로써{ x}_{a }값을 더 낮출 수 있다.{ x}_{a }값은 보다 완전한 재생에 필요한 여분의 장치비 및 운전비와 흡수탑의 효율적 운전에서 생기는 비용절감을 고려해서 최적화 시킬 수 있다.3) 충전탑의 온도변화 농후기체가 흡수탑에 공급되면 탑의 온도는 밑바닥과 꼭대기 사이에서 상당히 변화한다. 용질의 흡수열은 용액온도를 높이지만, 용매의 증발은 온도를 낮추게 한다. 총괄적으로는 액체온도가 증가하지만, 때에 따라서는 탑 밑바닥 근처에서 온도가 최대를 이룬다. 온도분포의 모양은 용질의 흡수속도, 용매의 증발이나 응축 및 상들간의 열전달에 관계된다. 액체와 기체의 정확한 온도분포를 구하려면, 지루한 계산이 요구되어 이 책에서는 간단한 예만 든다. 기체의 입구온도가 액체의 출구온도와 근접해 있고, 들어오는 기체가 포화되어 있으면 용매 증발은 거의 영향이 없으며, 액체온

공학/기술| 2002.06.12| 20페이지| 1,000원| 조회(894)

기체흡수, 충전탑, 이상단수

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열전도도 측정 실험 예비보고서 평가A좋아요

1.실험제목:열전도도 측정2.실험목적:-◎일상에서 일어나고 있는 열의 이동 현상 중 모든 물질에서 일어나는 전도에 대해 알아보고 열 전도에 대한 퓨리에의 법칙에 대해 알아본다. 여러 경우의 유체 흐름에서의 열전도를 생각해보고 퓨리에의 법칙Q=-kA{dt}over{dx}에서 k로 정의되는 열전도도에 대해 알아보고 금속 고체에서의 열전도도를 측정해 본다.-◎열전도도는 구성 성분에 대해서 일련의 열진동의 결과로서 일어나는 열전달을 의미한다. 단일 단위조작, 로 구조에 대한 계산, 로벽에서 열 손실 계산, 절연물질의 선정, 화학장치의 내부 및 외부에 사용되는 물질의 선정 등에 적합한 열전달에 관한 문제 등에 관련되는 것으로 실험의 목적은 정지된 열흐름에 관한 이해를 하기 위해서 비교를 통한 측정을 하는 것이다.3.열의 이동①화학공정에서는 가열, 냉각, 증발, 증류, 건조, 응축 등 열이 자발적으로 고온쪽에서 저온쪽으로 이동하는 현상이 많이 이용된다. 이러한 현상을 열전달(열이동, 전열), 이를 위한 장치를 전열장치라고 한다..정상상태 : 열의 축적이 없이 그 열전달 속도가 일정하게 유지되는 흐름.비정상 상태 : 열의 축적이 있어서 열전달 속도가 시간에 따라 변하는 상태.열전달 과정에서 열수지식 :열유입 속도 + 열생성 속도 = 열배출 속도 + 열축적 속도-만약 에너지의 생성이 없는 정상상태의 system 이면열유입 속도 = 열배출 속도②열전달의 기본 메커니즘 : 열전달은 전도, 대류 및 복사의 어느 하나 또는 이들의 복합에 의하여 이루어진다. 300℃ 이하에서는 주로 전도와 대류에 의해 이동이 이루어진다. 화학공정에서는 주로 고체 벽을 통한 2종류의 유체간의 열 이동임..전도(conduction) : 고체 또는 정지된 유체 내에 온도차가 있을 때 분자의 열운동에 의해 에너지가 전달되는 과정, 즉 분자 자신은 이동하지 않으면서 그 분자가 가지고 있는 진동 및 회전 에너지가 인접한 분자에 전해지는 것. 고체, 액체 및 기체 등 모든 물체에서 일어난다..대류(convect도식 (1)과 같다.dQ/dθ = -kA(dt/dl) (1)식 (1)을 Fourier의 법칙이라 하고, 열전도의 기본법칙으로 정상상태 혹은 비정상상태에도 적용되는 식이다.식 (1)에서 비례상수 k를 물질의 열전도도(thermal conductivity, [kcal/m·h·℃])라 하며, t[℃]에서 열전도도를 k, 0℃에서 열전도도를 k0라 하면 대개의 물질은 식 (2)와 같은 1차원적인 함수로 나타낼 수 있다.k = k0(1+αt) (2)여기서, α는 온도계수로 대개의 보온물질에서는 양(+)의 값을 나타내고, 금속과 같은 것은 음(-)의 값을 나타낸다.식 (1)을 시간에 따라 각부분의 온도가 변하지 않은 정상상태에 도달하면 열전달속도 dl/dθ은 일정하게 되며, 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다.q = dQ/dθ = -kA(dt/dl) (3)식 (3)을 정상 열전도의 기본식이라 하며, 식 (3)에서 q/A[kcal/hm2]을 단위면적당의 열전달속도로서, 열플럭스(heat flux)라고 한다.식 (3)을 식 (2)에 대입하면 식 (4)와 같이 된다.q(dl/A) = -k dt = -k0(1+αt)dt (4)식 (4)를 길이 l1에서 l2로, 온도를 t1에서 t2의 범위로 적분하면 식 (5)가 된다.q (dl/A) = -k0∫(1+αt)dt (5)식 (5)를 정리하면 식 (6)이 된다.q∫(dl/A) = (t1-t2)k0[1+α(t1+t2)/2] (6)여기서, k0[1+α(t1+t2)/2]는 온도 t1과 t2사이의 k의 평균값을 kav라 하면, 식 (6)은 식 (7)과 같이 된다.q = kav(Δt) / ∫(dL/A) (7)그림 5-2와 같이 단면적이 일정하고 두께 L인 큰 평판을 열이 정상상태로 흐를 경우 식 (7)에서 단면적 A는 두께 L과 무관하게 일정하기 때문에 식 (7)을 적분하면 식 (8)과 같이 된다.q = Akav(Δt)/(l2-l1) = Akav(Δt)/L (8)식 (8)은 대류와 복사가 일어나지 않는 간단한 고체의 열전도도를 측정할 수 있다③본었지만 저항은 전도도의 역이므로 식 (13)과 같이 된다.Rb-Ra = (1/k) (Lb-La)/A (13)여기서 La, Lb는 test piece a와 b의 두께로서, 접촉면의 두께를 무시하면 식 (14)와 같이 나타낼 수 있다.Ra′= La / ka′A , Rb′= Lb / kb′A (14)여기서, ka′와 kb′는 test piece와 standard cylinder 사이의 간격에 의한 열전도도와 test piece의 열전도를 포함한 열전도도를 나타낸다.식 (12), (13) 및 (14)에서 식 (15)가 된다.(1/A)·(Lb/kb′- La/ka′) = (1/A)·(Lb-La)/k (15)결과적으로 test piece의 열전도도는 식 (16)에서 계산할 수 있다.k = (Lb-La) / (Lb/kb′- La/ka′) (16)여기서, ka′와 kb′는 식 (10)으로부터 식 (17)과 (18)에서 계산된다.ka′= (ΔtR/Δta)·(La/LR)·kR (17)kb′= (ΔtR/Δtb)·(Lb/LR)·kR (18)또한 Δta와 Δtb는 t3, t4, t5, t6, t7과 t8을 측정하여 그래프에 plot하여 얻으며, ΔtR는 식 (19)에서 계산된다.ΔtR = (Δt1.2 +Δt2.3 +Δt3.4 +Δt7.8 +Δt8.9 +Δt9.10) / 6 (19)5. Fourier 법칙퓨리에(Fourier) 의 법칙Q = -kA{dt} over {dx}.전도에 의해 열이 x방향으로 이동하는 경우의 단위시간 당 전열량(열이 동속도, 열전달 속도, 전열 속도) Q는 열의 흐름에 수직인 전열 면적 A와 그 온도구배(dt/dx)에 비례한다는 법칙..전도에 의한 열흐름의 기본관계는 등온표면을 통과하는 열흐름 속도와 그 표면에서의 온도구배간의 비례이다. 한 물체내 어느 위치에서 그리고 어느 시간에 적용될 수 있도록 일반화된 것을 Fourier 법칙이라 한다. 이것은 다음과 같이 쓸 수 있다.dq / dA = - k ( T/ n)-윗 식에서 편도함수는 온도가 위치와 시간 양자에 는 상승되어 가고, T는 시간과 위치 두 변수에 의존된다. 이러한 과정을 비정상상태 전도(unsteady-state conduction)라 하고, 위 식은 그 평판(slab) 내에서 각 시간마다 각 지점에 적용된다. 마지막으로, 이 벽이 충분히 긴 시간 동안 뜨거운 기체 및 찬 공기와 접촉되어 있게 되면, Ⅲ선으로 표시되는 온도분포가 얻어질 것이고, 이 분포는 더 긴 시간이 지난 후에도 변함없이 존속될 것이다. 일정한 온도분포의 조건하에서의 전도를 정상상태 전도(steady-state conduction)라 한다. 정상상태에서 T는 단지 위치만의 함수이고, 어느 한 지점에서 열흐름의 속도는 일정하게 된다. 정상 1차원 흐름에 대하여 위 식은 다음과 같이 쓸 수 있다.q/ A = - k (dT/dn)6.열전도도.열전도도는 물질 고유의 물성치로서 소위 한 물질의 전달 특성 중의 하나이다.공학단위계에서는 q가 W(watt) 또는 Btu/h로, 그리고 dT/dn은 ℃/m 또는 ℉/ft로 측정된다. 그래서 k의 단위는 W/m-℃ 또는 Btu/ft2-h-(℉/ft)(즉, Btu/ft-h-℉)이다..푸리에법칙은 k가 온도 구배에 무관하나 온도 자체에는 필연적으로 무관한 것은 아님을 나타내고 있다. 실험에 의해 광범위한 온도 구배에서 k의 독립성이 확증되나, 다공성 고체만은 제외된다. 이 다공성 고체는 선형온도법칙에 따르지 않고, 입자간 복사가 전체 열흐름량에 중요한 몫을 차지하게 된다. 이와 반대로 k는 온도의 함수이나 강함수는 아니다. 좁은 범위의 온도에서 k는 일정하다고 생각할 수 있다. 큰 온도구간에서 k는 다음 형태의 식에 의해 추정할 수 있다.k = a + bT여기서, a와 b는 실험상수이다. 열전도도는 고체, 액체, 기체의 순으로 적어진다. 금속은 좋은 전도체 이어서 열전도도는 100W/m·K 이상이고, 일반적인 고체는 1∼10W/m·K 정도이다. 액체로는 물이 특히 커서 0.6∼0.7, 그 외에는 0.2W/m·K이하이다. 기체의 열전도도는 더욱 적어서 0.01ght ) }_{ {x}_{1} }={ LEFT ( -kA {dt } over {dx }right ) }_{ {x}_{2} }= const.만약 열전도도가 일정한 만큼 거리가 충분히 짧다면{left ( {dt} over {dx}) right}_{(x)_(2)}{left ( {dt} over {dx}) right}_{(x)_(2)}{ LEFT ( {dt } over {dx } RIGHT ) }_{ {x}_{1} }={ LEFT ( {dt}over {dx} RIGHT ) }_{ {x}_{2} }= const.즉, 온도 구배는 거리만의 함수로서 온도분포곡선은 직선이 된다.-어떤 온도 범위의 평균 열전도도를{k}_{av}라 하고 퓨리에의 식을 적분하면Q INT _{0}^{l} {dx}over {A}= {k}_{av} ( {t}_{1}- {t}_{2})={k}_{av} TRIANGLE t즉Q={k}_{av}A { TRIANGLE t} over {l}이 식은Q={ TRIANGLE t} over {l/kA}={ TRIANGLE t}over{R}로 쓸 수 있어서 전기회로에서의 Ohm 의 법칙i={V}over{R}과 유사하다. 즉, Ohm 의 법칙은 저항계에 전위차를 걸어주면 전위차에 비례하여 전류가 흐른다는 것을 의미하고 이 때 전류가 흐르게 하는 추진력은 전위차이며 R은 비례상수로서 그 물체의 전기 흐름에 대한 저항을 의미한다. 마찬가지로 열이동에서도 추진력은 온도차에 해당하며 전기저항 R 에 해당하는 것이 l/kA 이다. 또한 전기회로에서 주어진 전위차에서는 저항 R 이 증가할수록 전류는 적게 흐르듯이, 열이동에서도 주어진 온도차TRIANGLE t에서는 저항(l/kA)이 증가하면 전열속도가 감소한다.-열전도도 k 는 온도에 따라 달라지는 값으로 좁은 온도범위에서는 일정하다고 할 수 있으나 온도범위가 크면 k=a+bt 와 같이 표시할 수 있다. (여기서 a 및 b는 실험적으로 구한 상수) 이 식을 퓨리에의 법칙에 적용하여 적분하면Q INT _{0 }^{l }dx =-A IX}

공학/기술| 2001.04.28| 9페이지| 1,000원| 조회(1,993)

화공실험, 열전도, 퓨리에

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