소개글
"고정층 유동층 실험"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적
2. 이론적 배경
2.1. 항력과 항력계수
2.2. 고정층(Fixed Bed)
2.3. 유동층(Fluidized Bed)
2.4. 유동화 조건
2.5. 최소 유동화 속도
2.6. 편류(Channeling) 현상
2.7. 충전재의 요구되는 성질
3. 실험 방법
4. 실험 장치 및 준비물
5. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적
(1) 고정층과 유동층의 mechanism을 이해하는 것이다.
고정층은 고체입자가 충전된 수직관에 유속을 증가시켜도 고체입자는 움직이지 않아 입자 층의 높이는 변하지 않으나, 압력강하는 조금 더 증가하는 층을 말한다. 유동층은 어떤 유속 이상이 되면 입자에 가해지는 유동저항과 중력이 같게 되어 분립체가 마치 끓고 있는 액체처럼 쉽게 유동할 수 있는 상태를 말한다.
(2) 고정층 및 유동층에서 압력손실과 유체의 유동조건과의 관계를 조사하고, 고체입자와 층의 높이에 따른 최소 유동화 속도를 구하여 계산값과 이론값을 비교 검토하는 것이다.
고체층을 통한 압력강하와 각 입자의 항력과의 관계는 층 입자를 통한 굽어진 통로의 고체 경계에 유체가 미치는 전체항력을 추산하여 얻을 수 있으며, 최소 유동화 속도는 레이놀즈수 조건에 따라 계산할 수 있다.
(3) 유동층의 유동특성을 실험하여 유동화에서 중요한 역할을 하는 변수들 간의 상호관계를 파악하는 것이다.
유체의 속도를 점점 증가시키면 압력 강하 및 각 입자에 대하여 항력이 증가하여 마침내 입자층이 올라가기 시작하며 유체층에 현탁되는데, 이러한 유동화 현상에서 중요한 변수들의 상호관계를 파악할 수 있다.
2. 이론적 배경
2.1. 항력과 항력계수
고체 충진층을 통과하는 유체에는 유체의 흐름방향으로 힘이 작용하는데 이 힘을 항력(Drag Force)이라 한다. 이 경우 Newton의 제 3법칙에 의하여 반대방향의 힘이 고체로부터 작용한다. 잠겨있는 고체에 대해 마찰계수와 같은 개념의 항력계수가 존재하게 되고, 이를 CD로 표현하며 다음과 같이 정의된다.
CD = {FD/AP} / {(1/2)ρu0^2/gc}
여기서 FD는 항력, AP는 충진물의 투영 면적이다. 차원 해석으로부터 주어진 충진물의 모양에 대해 항력계수는 Reynolds 수(NRe)만의 함수이다.
고체층을 통한 압력강하와 각 입자의 항력과의 관계는 총 입자를 통한 굽어진 통로의 고체 경계에 유체가 미치는 전체항력을 추산하여 얻을 수 있다. 액체나 기체가 고체 입자층을 통하여 아주 낮은 속도로 올라가면 입자는 거의 움직이지 않으며 이 경우에 고체 입자층을 통한 압력강하는 Ergun 식으로 주어진다.
2.2. 고정층(Fixed Bed)
고체층을 통한 압력강하와 각 입자의 항력과의 관계는 총 입자를 통한 굽어진 ...
참고 자료
반응현상실험 , 단국대학교 화학공학과, 2022, 55~62쪽
McCabe의 단위조작 7판
Wilkes, J.O., Fluid Mechanics for Chemical Enginneers
물의 밀도와 체적
https://blog.naver.com/jhs1299/220494204946
2019년도 단국대학교 화학공학과 반응현상실험 실험실습 교안 ver 1.4
