[화학공학]젖은벽탑

소개글

1. 서 론

물질전달은 생각보다 상당히 복잡한 과정을 포함한다. 따라서 우리가 알고 있는 기본적인 물질 전달식들을 거의 이용하기가 힘들고, 대신 차원해석과 반 이론적 유사성을 참고하여 만들어진 경험적 방법들로 실제 활용할 수 있는 식들을 만드는데, 이 때 젖은 벽탑은 물질전달계수 를 구할 때 널리 쓰이는 장치로서 사용되어진다. 그 이유를 들자면 젖은 벽탑은 충전탑이나 단 탑에서와는 달리 기-액 접촉 면적이 뚜렷하고 그 경계면의 면적을 비교적 용이하게 사용할 수 있기 때문이다. 이 번 실험에서는 젖은 벽탑에서 물과 공기를 향류로 접촉시켜 물의 증발실험을 행함으로서 물질전달계수를 구할 것이다. 또한 습도도표의 이용법과 물질전달에 있어서 중요한 인자인 j-factor를 추정하여 analogy 이론의 적용에 관해서 이해하고 고찰해 보고자 한다.

목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험장치 및 방법
4. 실험결과 및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

2. 이 론

1) 실험 측정에 의한 기체 확산계수의 측정

① 물질전달계수 는 상 사이의 접촉면적을 알고 경계층 분리가 생기지 않는 실험장치에서 연구된다. 젖은 벽탑은 난류흐름에서 유체 쪽으로의 물질전달과 유체로부터의 물질전달에 대하여 중요한 정보를 제공해 준다. 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. 일반적으로는 기체는 탑 밑으로 들어가서 액체와 맞 흐름으로 흐르지만, 같은 방향으로 흐르게 할 수도 있다. 젖은 벽탑에서 작은 물결이 있는 복잡한 경우를 제외하고는 계면의 면적을 알 수 있으며. 형태의 항력은 없다.

② 관 속의 난류흐름에서 액체로의 물질전달은 약간 용해성이 있는 고체로 만든 관을 이용해서 여러 액체유량에 대한 고체의 용해속도를 측정하여 연구해 왔다. 또 다른 기법은 관 벽의 일부를 전극으로 만들고, 관 벽으로 반응이온의 물질전달속도에 의해 전류가 제한되는 조건하에서 전기화학적 환원이 이루어지도록 하는 것이다.

③ 입자로 향한 확산 또는 관이나 원통 외벽으로 향한 확산과 같은 외부 물질전달은 표면 입부의 경계층 흐름이 있고, 경계층 분리가 보통이기 때문에, 내부의 물질전달과 다른 관계식을 필요로 한다. 물질전달계수는 다공성인, 젖은 고체로부터의 액체가 증발하는 현상을 연구하여 구할 수 있다. 그렇지만 내부 물질전달 저항의 영향이 없다고 보증하기는 어렵다. 액체의 용해되거나 기체 속으로 승화할 수 있는 약간의 용해성 있는 물질로 고체가 만들어진다면, 고체에서의 확산으로 생기는 복잡성은 없앨 수 있다. 이 방법은 또한 고체 입자 또는 원통상의 여러 점들에 대한 국부 물질전달계수의 측정을 용이하게 할 수 있다.

④ 마지막으로, 물질전달 면적이 조작조건에 따라 변하는 충전탑, 체판 탑 및 기포 탑과 같은 실제의 물질전달 장치로 실험을 행한다. 먼저 물질전달속도를 부피 물질전달계수 로 바꾼다. 는 장치의 단위부피당 전달면적이다. 때로는 는 사진을 찍어 구함으로써 와 가 별개의 상관 식을 같은 경우도 있다. 대부분의 경우, 두 개의 유체 상이 있지만, 보통은 한 상에서의 저항이 무시되어 다른 상에 대한 를 결정할 수 있다. 예를 들면, 충전탑에서의 기체 경막 계수는 흐르는 기체 속으로 순수 액체를 증발시켜 구한다. 액체에서의 확산저항은 없다. 마찬가지로, 물에 순수 기체를 흡수시키는 것은 기체 경막 저항을 제거하여 액체 경막 계수를 연구할 수 있게 된다.

참고 자료

전남대학교 공과대학 화학공학부 , “화학공학실험2”
이화영, 전해수, 조영일 공역 , “단위조작” , 한국맥그로힐(주) , 2001
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유의연, 선우창신 외 공역 , “화학공정계산” , 청문각 , 2003