[화학공학실험]유동층 특성 실험

소개글

본 실험에서는 고체 입자를 통하여 유체가 흐를 때 유속의 변화에 따른 고체 입자의 유동화 현상을 관찰하고 최소 유동화 속도 및 압력 차를 측정함으로써 유동층의 특성을 이해하는데 그 목적이 있다.

목차

요약 ⅰ

1. 서론 1

2. 이론 1
2.1. 유동화 조건
2.2. 최소 유동화속도
2.3. 분체의 진밀도

3. 실험 장치 및 방법 3
3.1. 모래 밀도 측정
3.2. 질소가스 유량에 따른 압력차와 유동층 높이의 측정

4. 실험 결과 및 분석 4
4.1. 모래의 밀도
4.2. 질소가스 유량에 따른 압력차와 유동층 높이의 변화
4.3. 최소 유동화속도의 실험값과 이론값 비교

5. 결론 6

6. 참고 문헌 6

7. 부록 7

본문내용

요약
본 실험은 고체 입자를 통하여 유체가 흐를 때 유체의 유량의 변화에 따른 고체 입자의 유동화 현상을 관찰하고 최소 유동화속도 및 압력차를 측정함으로써 유동층의 특성을 이해하는데 그 목적이 있다. 실험 방법은 아크릴관에 500 μm의 모래를 10 cm 높이로 채운 뒤 관 안으로 질소 가스의 유량을 증가시키면서 최초로 유동이 일어날 때의 공기유량과 그 때의 압력차를 마노미터로 측정하였다. 이어서 최초로 유동이 일어났던 공기유량에서부터 질소가스의 유량을 3 L/min으로 일정하게 증가시켜주면서 그 때의 압력차와 유동층의 높이를 측정하였다. 반대로 공급되는 질소가스의 유량을 감소시키면서 그 때의 압력차와 유동층의 높이를 측정하였다. 실험 결과, 질소가스의 유량이 증가함에 따라 압력차와 유동층의 높이가 커지는 것을 알 수 있었으며, 최소 유동화속도를 구하기 위해 모래의 밀도를 측정한 결과 모래의 밀도는 2.2 g/cm3이었고, 최소 유동화속도의 이론값은 5.03 L/min임을 알 수 있었다. 이로 인해서 실험값 4 L/min와 약 20%의 오차가 발생하였음을 알 수 있었다.

<중 략>

2.1. 유동화 조건
다공판은 흐름을 단면 전체에 균일하게 분산시키는 역할을 한다. 분산판 밑에 공기를 저속으로 도입하면, 공기는 층을 통해 상승하지만, 입자는 움직이지 않는다. 입자가 아주 작으면, 입자상의 유로에서의 흐름은 층류가 되고 층에서의 압력 강하는 에 비례한다. 유속이 조금 증가하면 압력 강하가 증가하지만 입자는 움직이지 않고, 층 높이는 그대로 유지된다. 유속이 어떤 값에 이르면, 층에서의 압력 강하가 입자에 작용하는 중력 즉 층의 무게와 균형을 이루는 상태가 되며 유속이 이 이상 증가하면 입자가 움직이기 시작한다. 유속이 더욱 증가하면 입자들이 서로 충분히 떨어져서 층 안을 돌아다니게 되어 참 유동화가 일어난다.

<중 략>

5. 결론
본 실험은 고체 입자를 통하여 질소가스 유량의 변화에 따른 압력차와 유동층 높이의 변화를 측정하고, 최소 유동화 속도를 계산하는데 그 목적이 있다. 실험 결과, 500 μm의 모래를 사용하였고, 유동층이 최초로 움직였을 때의 질소가스의 유량은 4 L/min이었다.

참고 자료

http://www.reportworld.co.kr/rss/7024360
Warran L. McCabe, Julian C. Smith and Peter Harrison : "Unit operations of chemical engineering", 7th ed., McGraw-Hill, 133-164 (2005)