단위조작실험 유동층 건조 보고서

소개글

요약

유동층 건조는 유동화의 원리를 이용하여 더욱 신속한 건조를 하는데 이용된다. 일반적으로 실리카겔을 건조시켜 각 장치 지점에서의 온도와 습도치로부터 유동층 내의 열전달을 알 수 있다.
먼저 최소 유동화 속도를 구해보고, 최소 유동화 속도를 구한다음에 실리카겔의 건조를 하자. 이러한 실험을 통하여 계산되어진 열흐름에 대한 그래프를 그려보고 토의할 수 있다.

목차

1. 서 론
1.1 유동화 정의
1.2 유동층 건조
1.3 유동층 건조의 특징

2. 이 론
2.1 건조개요
2.2 건조의 기본 개념
2.3 건조의 원리
2.3.1 건조특성 곡선
2.3.2 건조 속도의 계산
2.4 고체층을 통한 흐름에서의 마찰
2.5 유체층의 압력강하
2.6 최소 유동화 속도
2.7 유동성 고체의 거동
2.8 유동화의 상도
2.9 유체와 입자 사이의 열전달
2.10 열수지
2.11 실리카겔에 함유된 물의 측정

3. 실 험
3.1 실험장치
3.2 실험과정
3.2.1 최소 유동화 속도의 측정
3.2.2 실리카겔의 건조

4. 실험 결과
4.1 실험 측정 값
4.2 시간에 따른 온도 변화
4.3 대수평균 온도 차이와 열흐름
4.4 열전달 계수 U

5. 데이터 해석 및 평가
5.1 최소 유동솨 속도의 결정

6. 결론 및 토의
6.1 수식을 통한 최소유동화 속도
6.2 유동화를 위한 최소 공극률 역추적
6.3 공극률이 1에 접근했을 때의 압력강하 측정과 최대안정 공극률 관찰 실패
6.4 토의

7. 사용 부호

8. 참고 문헌

본문내용

1.1 유동화 정의
일정용기에 고체 입자를 충진하고, 하부로부터 기체를 통과시키면 유체의 유속이 낮은 경우에는 거의 움직이지 않는 고정상을 유지한다. 그러나 유속을 조금씩 증가시켜주어 고체 입자들의 무게와 부력 및 drag force가 같아지면 고체입자는 비로소 부유하게 된다(최소유동화). 이때, 유속을 더욱 증가시키면 입자층은 더욱 팽창하여 액체와 같은 수력학적 특성(유동화)을 지닌 소위 “유동층”을 형성한다.

1.2 유동층 건조
유동화의 원리를 이용한 것이다. 고온가스를 분산판을 통하여 공급함으로써 시료입자가 유동화 고온가스와의 격렬한 혼합으로 신속한 열전달과 함께 건조가 이루어지는 방식이다.

1.3 유동층 건조의 특징
유동층 내에서 시료입자에 대한 신속한 열 및 물질전달에 의해 건조속도가 크고, 균일한 유동층 온도의 유지와 함께 격심한 고체혼합 효과로 인해 시료입자들은 점성이 있어도 뭉쳐짐이 없이 균일한 함수율을 갖는 건조물을 얻을 수 있으며 아울러 유동층 높이 변화로 건조물의 체류시간 조절이 가능하다.

⇒ 유체가 충전탑 안의 과립층의 고체층을 통과하여 위로 흐를 경우
◎ O-A구간
- 유체의 속도가 느릴 때는 입자들 사이에 상대적인 움직임이 일어나지 않는다. 충전물은 고정층처럼 거동한다.
◎ A지점
- 입지들에 미치는 마찰력은 겉보기 무게와 같게 되며 층은 팽창하기 시작한다.
◎ B-F구간
- 입자들이 재배열되어짐에 따라 유체의 흐름에 보다 적은 저항을 주며, 압력강하는 약간 감소한다.
◎ F-P구간
- 속도가 계속 증가함에 따라 각각의 입자들은 서로 분리되고 유체에서 자유로이 움직이게 되는데, 이 때 이 층이 유동화되었다고 한다. 공극 률이 증가하고 팽창함에 따라 압력차는 CD구간과 같이 유체의 속도가 증가하는 것과는 무관하게 거의 일정하게 유지된다. 이러한 상태에서 입자들은 사방으로 더 활발히 움직여 더 많은 혼합을 야기한다.

참고 자료

O.Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, New York 1962 (2nd Ed. 1972)
Warren L. McCabe, Unit operations of chemical engineering 7 edition, McGRAW-HILL, 2004
Fogler Chemical Reaction Engineering 5th
고용식. 단위조작실험. 선학출판사.