[화학공학실험]젖은벽탑

소개글

본 실험에서는 젖은 벽탑에서 물과 공기를 향류로 접촉시켜 물의 증발 실험을 행하여 물질전달계수를 구한다. 또한 습도도표의 이용법을 익히고 물질전달에 있어서 j-factor를 산정하여 analogy 이론의 적용에 관한 이해를 증진시킨다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 사항

본문내용

1. 실험 목적
가. 실험 개요
젖은 벽탑은 충전층이나 단탑과는 달리 기-액 접촉면적을 비교적 용이하게 산정할 수 있기 때문에 물질전달계수를 구하는 데 널리 이용되고 있다. 본 실험에서는 젖은 벽탑에서 물과 공기를 향류로 접촉시켜 물의 증발 실험을 행하여 물질전달계수를 구한다. 또한 습도도표의 이용법을 익히고 물질전달에 있어서 j-factor를 산정하여 analogy 이론의 적용에 관한 이해를 증진시킨다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 실험 배경
젖은 벽탑에서의 물질이동에서 물질전달계수 k 는 상 사이의 접촉면적을 알고 경계층 분리가 생기지 않는 실험장치에서 연구된다. 젖은 벽탑 실험 장치는 이런 유형의 장치중의 하나로서, 때에 따라서는 실제로 사용되기도 한다. 이 장치는 난류흐름에서 유체쪽으로의 물질전달과 유체로부터의 물질전달에 대하여 중요한 정보를 제공해준다. 젖은 벽탑은 탑 꼭대기로 액체를 넣어 관 내벽을 따라 중력에 의해 아래로 내려가도록 하고 기체는 관 내부로 넣어 액체와 접촉하면서 탑을 통해 흐르도록 고안된 수직관이다. 일반적으로 기체는 탑 밑으로 들어가서 액체와 맞흐름으로 흐르지만, 같은 방향으로 흐르게 할수 있다. 적은 벽탑에서 작은 물결이 있는 복잡한 경우를 제외하고는 계면의 면적은 알수 있으며, 형태항력은 없다.

나. 물질전달계수(coefficient of mass transfer)
물질의 전달속도는 추진력 및 이동방향의 수직면 넓이에 비례하는 계수 흡수·증류·추출 등과 같은 단위조작은 서로 다른 상 사이의 물질전달을 주요 과정으로 하며, 물질전달은 주로 유체경막 내 분자확산에 의해서 이루어진다. 물질전달속도 dN/dθ(N은 물질량, θ는 시간)은 전달을 일으키기 위한 추진력 ΔF 및 이동방향에 수직인 면의 넓이 A에 비례하므로 그 비례계수를 K라고 하면 dN/dθ = KAΔF로 나타낼 수 있다. 이 K를 물질전달계수라고 한다.

참고 자료

상 사이의 확산과 물질전달 원리, 한국맥그로힐 이화영외 공역, 단위조작 4장.
McCabe, W.L., Smith, J.C. and Harriott, P. : "Unit Operations of Chemical Engineering", 4th ed., McGraw-Hill, New York, NY (1985), p.599
Skelland, A. H. P. : "Diffusional Mass Transfer", JohnWiley & Sons, New York, NY(1974), p.231
Gilliland, E. R. and Sherwood, T. K. : Ind. Eng. Chem. , 26, 516 (1934).
Linton Jr. , W. H. and Sherwood, T. K. : Chem. Eng. Progr., 46, 258 (1950)
Denny, V. E. and Jusionis, V. J. : Int. J. Heat Mass Transfer, 15, 2143 (1972)
McCabe, W. L., Smith, J. C. and Harriott, P, : " Unit Operations of Chemical Engineering", 7th ed, McGraw-Hill,(2005).
Geankoplis, C. J. : "Transport Processes and Separation Process Principles", Pearson Education INC. (2003)
Sherwood, T. K. and Pigford, R. L. : " Absorption and Extraction", 2nd ed., McGraw-Hill, New York, NY (1952)
Perry, J. H., Green, D. W. and Maloney, J. O. : "Chemical Engineer's Handbook", 6th ed., McGraw-Hill, New YORK, NY(1984)