화학공학실험 - 고정층과 유동층 실험 다운받기
화학공학실험 - 고정층과 유동층 실험
1. 목적
고정층과 유동층에서 유체 압력손실을 측정하고 계산한다.
유동화의 조건을 이해하고 최소유동화속도를 측정한다.
유동화의 형태를 관찰하고 이해한다.
공업적 공정에서 고정층과 유동층의 응용을 조사한다.
2. 이론
(1) 고정층 (fixed bed)
용기 내에 고체 입자를 충전해서 고정된 층을 말한다. 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. 흡수, 흡착, 증류, 유출 등의 여러 장치에 사용되고 있다.
- 고정층에서의 압력강하
ㆍ 경우 : Kozeny-Carman equation
ㆍ 경우 : Burke-Plummer equation
ㆍ 전 유속 범위 : Ergun equation
: 비구형 입자의 상당입자직경은 같은 부피를 가지는 구의 직경
: sphericity
: porosity 또는 void fraction (공극율)
: superficial velocity 또는 empty-tower velocity
(2) 유동층(fluidized bed)
유동층은 물리적 공정 또는 화학적 공정을 통하여 광범위한 분야에 응용되고 있다. 유동화란 가스나 액체 등의 연속상내에서 분산상인 고체입자가 연속상이 공급하는 운동에너지에 의하여 유체와 유사한 운동을 나타내는 현상이다. 고체 입자를 통한 유체의 상향흐름은 자연계에서 다공성매체를 통한 지하수 또는 원유 등에서 볼 수 있다.
- 최소유동화속도
최소유동화속도 에서는, 중력 〓 항력(압력강하) + 부력이므로
따라서
을 측정하려면 층을 격렬하게 유동화 시켰다가 유체를 침강시킨 다음 유량을
서서히 증가시켜서 층이 팽창되기 시작하도록 하여 구한다.
Ergun 식을 초기 유동화 점에 적용하면 에 관한 2차식이 된다.
ㆍ 경우 : 입자가 매우 작은 경우, 관성력이 작으므로 1.75항을 무시
ㆍ 경우 : 입자가 큰 경우, 점성항력이 상대적으로 작으므로 150항 무시
- 유동층의 팽창
어떤 형태의 유동화이거나 유효속도가 증가하면 층이 팽창한다. 전체 압력강하는 일정하게 유지되므로 단위길이당의 압력강하는 이 커질수록 줄어든다. 유동층의
팽창층 높…(생략)
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