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[화공생물공학단위조작실험2] 이중관 열 교환기 실험 예비레포트

이중관 열교환기의 기초 원리인 열전달 특성 분석, 유동 역학 및 압력 손실, 열 전달 표면 증가 기술, 그리고 에너지 효율성 평가에 대해 학습한다. 이를 통해 열교환기의 구조와 재료가 열전달 효율에 미치는 영향을 분석하고, 유체 흐름과 압력 손실을 최적화하여 효율적인 열전달을 달성하는 조작 방법을 익힌다. 이를 바탕으로 에너지 수지, 향류 및 병류 흐름에 대한 온도 분포, 유속과 열전달 속도의 관계, 열교환기의 유효도에 관하여 이해한다.<중 략>(1) 이중관 열교환기 내관 내경 Di와 외경 Do 및 전열부분 길이 L을 실측한다.(2) 냉각수를 병류나 향류로 하여 유량계를 통해 일정량을 열교환기 외관으로 흐르게 한다.(3) 보일러로부터 온수를 열교환기 내관으로 일정량 흐르도록 유량계로 조절한다.(4) 정상상태에서 각 유체의 열교환기 입구 온도, 중간 온도, 출구 온도를 기록한다.(5) 냉각수를 병류나 향류로 조작한 것과 냉각수 입구 온도, 중간 온도, 출구 온도를 기록한다.(6) 온수의 유량 변화를 주어 위 과정을 반복 실험한다.(7) 냉각수의 유량 변화를 주어 위 과정을 반복 실험한다.(8) 냉각수의 흐름을 바꿔 실험한다.

공학/기술| 2024.07.28| 6페이지| 1,000원| 조회(137)

열교환, 열교환기, 이중관열교환기, 이중관열교환, 화공생물공학단위조작실험2

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[화공생물공학단위조작실험2] 이중관 열 교환기 실험 결과레포트 평가A+최고예요

1. 결과1) 실험 결과 계산(1) 열교환 면적 계산본 실험의 목적은 온수의 유량을 일정하게 유지한 채, 냉각수의 유량과 흐름 방향을 변화시키며 열교환기의 총괄 열전달계수, 유효도의 변화를 분석하는 것이다. 이때 열교환기 내관의 내경과 외경에 따라 열교환 표면적이 다르고, 총괄 열전달 계수 계산에 필요한 값이 각각 다르다.내관 표면적 외관 표면적(2) 온도 계산실험에서는 온수의 유속을 1 GPM(Gallons per minute)로 고정하고 향류와 병류일 때 각각 냉수의 유속을 1, 2, 3, 4 GPM으로 변경하며 각 지점별 온도를 측정했다. 이때 열교환기 계기판에 표시되는 온도가 변하지 않을 때 정상상태에 도달했다고 가정하여 온도 값을 사용했다.병류 흐름의 경우 T1은 온수의 입구 온도인 Tha, T2은 온수의 출구 온도인 Thb, T3은 냉각수의 입구 온도인 Tca, T4은 냉각수의 출구 온도인 Tcb를 의미한다. 향류 흐름은 T1과 T2는 동일하나 T3가 냉각수의 출구 온도인 Tcb, T4가 냉각수의 입구 온도인 Tca로 달라진다. 각 온도의 열교환 흐름도에서의 위치는 오른쪽의 사진과 같다.(3) 에너지 수지 및 열량 계산열교환기에서 뜨거운 유체가 잃는 열에너지와 차가운 유체가 얻는 열에너지는 이론적으로 동일한 값이어야 한다. 이때 현열만 전달되고 비열이 일정하다고 가정하면 수지식은 다음과 같다.

공학/기술| 2024.07.28| 9페이지| 1,000원| 조회(332)

열교환, 열교환기, 이중관열교환기, 이중관열교환, 화공생물공학단위조작실험2

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[화공생물공학단위조작실험2] 단증류 실험 예비레포트

이성분계 혼합 액체를 단증류 실험하여 증류 조작 방법을 숙지하고, 이를 통해 Rayleigh 식과 Raoult 식을 이해하는 것을 목적으로 한다. 실험을 통해 물질 수지 이론과 이상 혼합물에서의 물리적 현상에 대해 탐구하고, 실험 결과와 이론적 결과를 비교하고 정량적으로 분석하여 혼합물의 증기-액체 평형 상태에서의 증발 및 응축 메커니즘을 학습한다.<중 략>(1) 빈 비중병(10㎖)의 무게, 수용액 및 잔류액을 담을 둥근 플라스크, 유출액을 담을 플라스크의 질량을 측정한다.(2) 매스실린더를 이용하여 플라스크에 30 wt%의 에탄올 수용액을 300㎖를 제조한다.(3) 제조된 수용액 중 일부 용액은 비중병(10㎖)에 넣어 무게를 재고, 나머지 용액을 둥근 플라스크에 넣고 무게를 측정하여 기록한다.(4) 냉각수를 열어 냉각기에 순환시킨 후 heating mentle으로 가열한다.(5) 유출액을 받는 플라스크에 충분한 유출액이 모이면 heating mentle의 전원을 끄고 둥근 플라스크를 빼서 열전달을 최소화한다.(6) 삼각 플라스크에 더 이상 유출액이 모이지 않으면 냉각수를 차단하고 냉각관으로부터 삼각 플라스크를 제거한다.(7) 마지막으로 냉각관을 기울여 남은 유출액을 모은 뒤 잔류액과 유출액을 모두 20℃까지 냉각한다.(8) 둥근 플라스크에 남은 잔류액(W2)의 질량을 잰다. 잔류액의 일부를 비중병에 넣어 질량을 측정하고, 같은 방법으로 밀도를 이용해 조성(x2)을 구한다.(9) 삼각 플라스크에 받은 유출액(V)의 질량을 잰다. 유출액의 일부를 비중병에 넣어 질량을 측정하고, 같은 방법으로 밀도를 이용해 조성(y)을 구한다.(10) 가열 전 수용액, 잔류액, 유출액에 대해 각각의 무게를 비교하여 손실량을 계산한다.

공학/기술| 2024.07.28| 6페이지| 1,000원| 조회(168)

증류, 단증류, 알코올증류, 단증류실험, 화공생물공학단위조작실험2

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[화공생물공학단위조작실험2] 단증류 실험 결과레포트 평가A+최고예요

10㎖ 비중병을 사용했으므로 비중병 제외 용액 무게를 10으로 나눈 값이 각 용액의 밀도이며, 각 용액은 실험실의 온도인 20℃와 동일한 온도임을 가정하고, 1기압에서 에탄올 수용액의 상대밀도 대 조성 표를 사용하여 내삽법으로 조성과 에탄올의 양을 계산할 수 있다.<중 략>이론적으로 보았을 때 에탄올의 끓는점보다 높게, 물의 끓는점보다 낮게 유지했을 때 유출액의 조성은 순수한 에탄올로만 구성되어야 한다. 단증류는 증류가 1단계로 끝나며 증류 가능한 양이 적고 분리 효율이 낮아 소규모 공업에서 낮은 정밀도가 요구될 때 사용한다. 이와 같은 결과가 나타난 이유는 먼저 증류에 충분한 시간과 단계가 주어지지 않았기 때문이다. 높은 효율로 분리하기 위해서 충분한 시간을 거쳐 증류를 진행한 뒤, 증류를 여러 차례 시행해야 한다. 또한 증류관의 길이가 길어지면 순도가 높아지므로 높은 수득률과 효율로 증류를 진행할 수 있다. 에탄올과 물은 95.6% 에탄올과 4.4% 물의 비율일 때에 공비 혼합물을 형성하며, 단증류 시에는 공비혼합물 이상 비율로 분리할 수 없다. 이는 공비혼합물의 끓는점이 물 또는 에탄올의 끓는점보다 낮기 때문에 나타나는 현상이다. 추후 실험 진행 시 단증류를 통해 최종 유출액이 공비혼합물을 형성하는지를 분석해볼 수 있을 것이다. 공비혼합물을 분리하기 위해서는 산화제, 건조제 등을 사용해 추가적으로 물을 제거하거나, 압력을 변화시켜 특정 압력에서의 공비혼합물 조성을 바꾸는 화학적, 물리적 처리를 필요로 한다.

공학/기술| 2024.07.28| 6페이지| 1,000원| 조회(205)

증류, 단증류, 알코올증류, 단증류실험, 화공생물공학단위조작실험2

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[화공생물공학단위조작실험2] 다단식 연속증류 실험 예비레포트

연속 증류의 평형곡선과 작동선과 McCabe-Thiele법을 이용하여 이론단수를 계산하고, 최소 환류비 및 단효율에 대한 이론적 이해를 바탕으로 실제 조업 조건을 이해한다. 단효율 개념을 활용해 실제 단수와 이론단수 간의 차이를 분석하며, 공정 운영 시 최적화 조건에 대해 학습한다.<중 략>(1) 장치의 모든 밸브가 잠기고 스위치가 OFF 되어 있는지 확인한다.(2) 장치의 Main S/W를 ON으로 하고 각 지시계가 정상 작동되는지 확인한다.(3) 공급탱크의 펌프 공급 높이 이상으로 50 ㏖% 에탄올을 약 4L 만들어 넣는다.(4) reboiler 전체 높이의 2/3 이상까지 10 ㏖% 에탄올을 약 3L 만들어 넣는다.(5) 냉각수 연결부위를 확인하고 이상이 없을 시 응축기로 냉각수를 보낸다.(6) 공급용액 펌프를 작동하고 공급용액의 유량 및 조성을 측정한다.(7) heater의 가열을 시작한 후 장치가 끓기 시작하여 응축액받이에 응축액이 모이는 것을 확인하고 이때부터 유량과 조성을 측정한다. 측정한 값이 시간에 따라 일정해질 때까지 계속 진행한 후 다음 단계로 넘어간다.(8) 환류비를 0.5로 정한 후 환류펌프를 작동시킨다. 환류펌프의 유량조절은 펌프에 부착된 조절 손잡이를 이용한다. 세밀한 조정을 위해 오랫동안 공급을 중단하는 일이 없도록 한다.(9) 응축기를 통해 배출되는 탑 상부액의 유량과 조성을 측정해 정상상태인지 확인한다.(10) 정상상태가 되면 환류펌프를 조절하여 응축액의 전량이 환류되도록 한다.(11) (9)번과 같이 배출되는 탑 상부액의 유량과 조성을 측정해 정상상태를 확인한다.

공학/기술| 2024.07.28| 7페이지| 1,000원| 조회(137)

증류실험, 연속증류, 다단식연속증류, 다단증류, 화공생물공학단위조작실험2

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