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화학공정실험 1 유화중합에 의한 polyvinyl acetate의 제조 예비보고서

1. 실험제목 : 유화중합에 의한 polyvinyl acetate의 제조2. 실험목적 : 비닐 단량체의 유화중합의 한 예로써 초산비닐의 유화중합을 행함으로써 초산비닐을 제조한다.3. 실험이론 :(1) 유화중합(Emulsion polymerization)뷰타다이엔비닐화합물 등의 단위체를 에멀션화제에 의해서 물속에 에멀션화시키고 분산시켜, 라디칼중합을 시행하여 합성수지나 합성고무를 제조하는 중합법이다. 에멀션화제로는 지방산비누, 로릴황산나트륨 등의 음이온성 계면활성제를 촉매로서는 과산화수소, 과황산염, 유기과산화물을 사용한다.특징으로는 중합열을 제거하기가 쉬워, 중합계의 온도를 균일하게 유지하기 쉽고, 또한 에멀션의 점성도가 낮기 때문에 중합물의 농도를 높게 함으로써 중합반응의 조작을 관리하기가 쉬우며, 단위생산능력당의 설비와 가공비가 비교적 싸게 든다는 점이다. 또 대량생산에는 몇 개의 중합기를 직렬로 연결한 연속중합 방식도 사용된다. 현재 SBR, NBR, 폴리클로로프렌 등의 합성고무나 및 라텍스나 아세트산비닐,염화비닐,염화비닐리덴,아크릴레이트 등 합성수지라텍스의 생산은 모두 이 방법에 의하고 있다.*장점- 반응온도의 조절이 용이하다.- 중합속도와 분자량을 동시에 증대시킬 수 있다.- 중합도가 큰 것 또는 다른 중합에서 얻기 힘든 공중합체를 쉽게 얻을 수 있다.- 일반적으로 물을 매체로 이용하기 때문에 화재의 위험성 및 독성이 적고, 분산매의 값이 싸며, Latex의 점도가 극히 낮아 생성물의 교반이나 이송이 쉽다.*단점- 유화제 등 불순물의 제거가 곤란하여 중합체의 물성에 나쁜 영향을 미치며 폐수 중의 유화제가 공해의 요인이 된다.- Emulsion의 경우 매체가 유기물인 경우에 비해 물의 증발속도가 늦고, 무기물과의 혼합 시 금속이온과의 화학반응으로 인한 Latex의 안정성이 불량으로 혼합의 한계가 있다.- 유화중합에 있어서는 단량체의 상대반응성비 이외에 수상과 유상에서의 단량체의 분배계수가 문제가 되어 수상에서의 Homopolymer의 생성억제가 힘들다- 고분자의 입체구조 등 정교한 고분자들의 분자설계가 어렵다.(2) PVAc(초산비닐수지)초산비닐의 중합으로 얻어지는 열가소성수지로서 섬유 원료이다. 무색, 무미, 무취, 무해이고 감온성이커서 0℃에서 부서지며 40℃에서 접착성이 생기며 연화된다. 접착제로서 도기, 금속, 운모판, 목제품, 유리제품, 플라스틱 제품에 쓰인다.(3) 단량체(Monomer)중합체의 원료가 되는 저분자 화합물, 중합체를 구성하는 반복단위를 가리키기도 한다. 예를 들어 올레핀, 비닐화합물, 알데히드, 케톤 등이 중합체를 형성하면, 이들 원료를 단량체라고 한다.(4) 유화제(Emulsifier)한 액체를 섞을 수 없는 다른 액체에 분산시키는 물질이다.(5) 개시제단위체가 들어있는 매질에서, 활성 라디칼을 형성하면서 중합반응을 일으키는 물질이다.(6) 중합도고분자를 구성하는 반복된 단위의 수. 중합반응에 의해서 단위체가 다수 연결된 것을(고)중합체라고 하지만 중합반응에 의해서 생성한 것이 아니더라도 다수의 반복 단위로 구성되어 있는 화합물을 고중합체라고 하기 때문에 이 경우 고분자와 동의어로 사용된다. 일반적으로 중합도가 커지면 그 고분자용액의 점도는 증대한다. 일반적으로 합성 고분자뿐만 아니라 천연 고분자도 중합도는 크게 다르고, 여러 가지 중합도를 갖는 분자의 혼합물이다. 그 때문에 중합도는 분자량의 경우와 동량의 수 평균분자량, 중량 평균분자량, Z-평균분자량에 해당하고 수 평균중합도, 중량평균중합도, Z-평균중합도가 정의되어 각각 삼투압, 광산란, 초원심분석 등에 의해서 정해진다. 중합도 분포는 gel permeation chromatography나 분별 침전법, 분별 용해법, 확산속도법, 크로마르 흡착법 등에 의해서 결정된다.(7) 시약 및 기구특성화학식분자량(g/mol)녹는점(℃)끓는점(℃)밀도(g/cm³)주의사항아세트산비닐 (Vinyl acetate)아세트산비닐 수지로서 도료접착제나 추잉검의 베이스 등에 사용한다.CH3COOCH=CH286.09-100.2720.9312과산화벤조일 ( benzoyl peroxide )백색의 결정 또는 분말로 강한 산화력을 갖는다. 유기용제에 잘 녹는다C14H10O4242.23104가열하면 분해하여 폭발한다.과황산암모늄(Ammonium persulfate)백색분말이며 물에 녹기 쉬우며 그 수용액은 약산성이다. 쉽게 라디칼을 생성하며 강력한 산화작용을 한다.(NH4)2S2O8228.21메탄올 (Methanol)무색투명, 유기용매와 혼합이 잘된다. 연료, 용제, 포르말린의 제조, 에틸알콜의 변성등에 사용한다.CH3OH32-94640.791인체에 유독하여 취급시 주의한다.탄산나트륨(Sodium Carbonate)탄산과 수산화나트륨의 염이다. 나트륨이온이 포함되어있어 물에 잘 녹는다.Na2CO3105.9985119352.533흡습성이 있다.아세톤(Acetone)무색의 휘발성을가진액체, 마취작용이있다.CH3COCH358.08-94.8256.30.7908인화성이 강하며 증기가 공기와 섞이면 폭발하기 쉬우므로(2,55~12.8%)다룰때 화기에 조심해야한다· 시약· 실험기구온도계, 교반장치, 300ml 삼구플라스크, 진공데시케이터, 항온조, 우벨로데의 점도계4. 실험방법 :① 초산비닐은 증류하여 끓는점 범위가 71~73℃인 증류분을 받는다.→ 증류 이유: 중합 억지제를 제거 하기 위함.② 증류한 초산비닐 100g과 100ml 메틸 알코올 및 1g 과산화벤조일을 취하여 삼구플라스 크에 넣어 잘 흔들어 섞는다.③ 삼구플라스크의 곧은 입구에는 환류 냉각기를 장치하고, 양쪽 옆에는 각각 온도계와 교 반 장치를 연결하여 교반하면서 물 중탕으로 약 2시간 동안 65℃에서 가열한다.

공학/기술| 2015.10.25| 4페이지| 1,000원| 조회(157)

예비보고서, 화학공정실험, 공정실험, 유화중합에 의한 polyvinyl a

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화학공정실험 1 공중합에 의한 styrene methacrylic acid 수지의 제조 예비보고서

1. 실험제목 : 공중합에 의한 styrene methacrylic acid 수지의 제조2. 실험목적 : 공중합이란 서로 구조가 다른 이물질 단량체가 중합반응하여 중합체가 되는 반응공정을 말한다. 실험을 통하여 공중합의 의미를 익힌다.3. 실험이론(1) 공중합 : 두 종류 이상의 인자가 화합해 고분자화합물(공중합체 : copolymer)을 만드는 것을 공중합이라고한다. 호모폴리머(단일중합체)에 상대되는 말.(2) 공중합체(copolymer) : 2종 이상의 다른 단위체를 중합함으로써 얻어지는 것을 공중합체(물)이라고 한다. 공중합체는, 2종 이상의 단위체가 불규칙 또는 규칙적으로 배열하고 있다.(3) 공중합체의 종류1) 교대공중합체 : 두 개의 단량체가 교차되어 결합2) 불규칙 공중합체 : 무질서하게 연결된 결합3) 블록 공중합체 : 한가지 단량체가 중합된 것이 반복된 결합(4) 스틸렌수지(styrene resin) : 석유 화학계 대표적 열가소성수지로 스틸렌 수지, 폴리스티롤 이라고도 한다. 끓는점 145.2℃. 녹는점 -30.96 ℃. 분자량 104.15. 비중 0.9019 폭발범위는 1.1~6.1%(공기중의 부피%).(5) 메타 크릴산 (methacrylic acid) : 불포화 지방산 분자식[CH2=C(OH3)COOCH3]녹는점 16℃, 끓는점160.5℃, 비중 1.0153(20℃).(6) Stylene - methacrylic acid 수지의 특성과 용도· 스틸렌과 메타크릴산을 공중합 할 경우 특징인 투명성을 손상하지 않고, 기계적 강도가 개선된다.· 자동차의 내장이나 디지털카메라용 플라스틱에 사용된다.· 텔레비전의 슈미트렌즈, 프레넬렌즈, 콘택트렌즈, 댐프커버, 항공기방품(7) 공중합체의 조성분석공중합체의 조성을 알면 단량체 반응성비를 구할 수 있음을 위에서 설명했는데, 이제 공중합체의 조성을 측정하는 방법을 살펴보자. 공중합체의 조성은 원소분석, 적외선 분광법, 자외선(UV) 분광법, 양성자 핵자기공명(1H NMR) 분광법 등으로 구할 수 있다.(8) 시약 및 기구· 시약1) styrene· 벤젠 고리에서 수소 1개를 바이닐기로 치환한 구조.· 상온 액체 상태 무색. 불이 잘 붙으며 끈적거리고 특이한 냄새가 난다. 무극성 용매에는 잘 녹는다.· 높은 농도의 스타이렌에 잠시라도 노출되면 신경계에 이상이 와서 근육 이완이나 피로, 구역질 등으로 이어질 수 있다.2) benzoyl peroxide(과산화벤조일)· 유기 과산화물의 하나로서 벤조일기 두 개와 유기 과산화기가 결합해 있다.· 분자식 C14H10O4, 흰색 결정, 분자량 242.23, 녹는점 104~105℃· 유기용제에 잘 녹는다. 산화작용이 강하여 표백제로도 쓰인다.· 가열하면 분해하여 폭발하므로 조심해야한다.3) acetone· 화학식 CH3COCH3. 분자량은 58.08으로, 향기가 있는 무색의 액체이다.· 물에 잘 녹으며, 유기용매로서 다른 유기물질과도 잘 섞인다.· 인화성이 강해 불이 잘 붙으며, 폭발의 위험이 있기 때문에 불에 가까이 두어서는 안 된다4) Methanol· 녹는점 -97.8℃, 끓는 점 64.7℃, 비중0.79.· 가볍고 무색의가연성, 공기와 섞이면 폭발성 혼합물이 되며 밝은 빛을 내지 않고 탄다.· 매우 유독해서 마시면 실명하거나 죽는다· 기구● 합성 반응조 셋트 (500ml 3구 플라스크, 물중탕)● 환류냉각기● 적하깔대기● 교반기4. 실험방법

공학/기술| 2015.10.25| 4페이지| 1,000원| 조회(304)

예비보고서, 화학공정실험, 공정실험, 공중합에 의한 styrene meth

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화학공정실험 1 Diazo aminobenzene 합성 결과보고서

1. 제 목 : Diazo-aminobenzene 합성2. 실험 목적 : 아닐린에 NaNO2와 H2SO4를 작용시켜 diazonium화합물을 만들고이 diazonium 화합물을 aniline과 coupling 시키면 diazo-aminobenzene이 생성됨을 안다.3. 실험 결과 : 감압 여과된 디아조아미노벤젠을 건조한 후 무게를 쟀다.디아조아미노벤젠 = 3.27g 이 생성되었다.?수득률 계산 - 한계반응물을 알아야함반응식이C _{6} H _{5} NH _{2} `+`NaNO _{2} REL -> {2H _{2} SO _{4}} {} LEFT [ C _{6} H _{5} -N == N RIGHT ] HSO _{4} `+`2H _{2} O`+`NaHSO _{4}##LEFT [ C _{6} H _{5} -N == N RIGHT ] HSO _{4} `+H _{2} N-C _{6} H _{5} -> C _{6} H _{5} -N == N-NH-C _{6} H _{5}이고C6H7N(95%)=NaNO2(97%)=아닐린(C6H7N) 1몰과 아질산나트륨(NaNO2) 1몰이 반응을 하여 디아조아미노벤젠 1몰을 만들어 낸다. 디아조아미노벤젠의 M(C6H5N=NNHC6H5)=197g/mol 이고 아질산나트륨이 한계반응물이므로이론적 수득량은{0.02847mol(NaNO _{2} )} over {} {1mol(Diazoamino` BENZENE )} over {1mol(NaNO _{2} )} {197g} over {1mol(D.A.B)} =5.61g수득률은{3.27g} over {5.61g} TIMES 100=58.3%4. 결 론 : 아닐린에 아질산나트륨과 황산을 작용시켜 디아조화 반응에 의해 디아조늄염을 만들고 디아조늄염과 아닐린의 커플링반응을 통해 디아조화합물을 만들고 수득률을 계산할 수 있다.5. 고 찰 : 아닐린과 아질산나트륨 황산을 이용해서 디아조화합물을 만들어 보았다. 강의 자료에 있는 시약의 양을 그대로 사용하면 생성물이 너무 많이 생성되는 관계로 아닐린과 아질산나트륨의 시약의 양을 각각 절반으로 줄여서 실험하였다. 진한 황산 수용액에 아닐린 6ml를 가하니 터지지 않는 젤리 같은 갈색의 기포방울이 생겼다. 아닐린은 원래 무색의 액체인데 우리가 아닐린을 취해 올 때부터 갈색을 띠고 있는 걸로 봐서 이미 공기와 빛에 의해 착색, 변질된걸 알 수 있다. 아질산나트륨을 물에 녹이는데 2.5ml를 넣어서 녹여도 잘 녹지 않아서 물을 약간 더 넣어서 녹여냈다. 이 용액을 진한 황산+아닐린 용액에 천천히 30초에 1ml의 양을 넣어주어야 하는데 생각보다 빨리 넣은 감이 있다. 교반해주면서 상태를 보는데 라면스프 같은 주황색의 모래알정도크기의 고체가 떠있는 것을 볼 수 있었다. 다른 조와 비교해 봤을 때 다른 조는 노란색의 거품이 발생한 조가 있는 반면 우리 조는 거품 없이 깔끔하게 주황-갈색을 띄고 고체상의 물질이 떠있는 것을 볼 수 있었다. 그 상태로 15분간 30도를 유지한 채로 가온하다가 찬물에 통째로 비커를 넣어 냉각시켜주었다. 침전된 디아조 아미노벤젠을 흡인여과한 후 건조시켜 순수한 디아조아미노벤젠을 얻을 수 있었다. 3.27g의 시료를 얻어냈는데 실험이 다른 조에 비해 깔끔하게 진행됐음에도 불구하고 수득 량이 적게 나왔고 수득률도 58퍼센트 가량 나왔다. 낮은 수득률의 가장 큰 원인은 아무래도 진한 황산+아닐린 용액에 아질산나트륨 수용액을 넣는 과정에서 너무 서둘렀기 때문이라고 생각된다. 그 외에도 아질산나트륨 수용액을 만들 때 증류수를 더 많이 첨가했는데 이것은 그렇게 큰 문제가 된다고는 생각되지 않고 실험기구들은 다 깨끗하게 세척 후 사용해서 불순물로 인한 오차도 미비하다고 생각된다. 그리고 아닐린의 색깔을 보면 변질된 것도 오차의 원인이 될 수 있으나 다른 조도 같은 아닐린을 사용했으므로 이 요인도 그렇게 큰 문제는 되지 않는데 다만 아닐린과 또 아질산나트륨을 채취해 올 때 한동안 공기 중에 방치해 둔 것이 약간의 오차에 기여했다고 볼 수 있겠다. 파라필름 같은 덮개로 공기와의 접촉을 막아줄 수 있도록 유의해야 할 것이다.

공학/기술| 2015.10.25| 2페이지| 1,000원| 조회(284)

결과보고서, 화학공정실험, 공정실험, Diazo aminobenzene 합

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화학공정실험 1 diazo aminobenzene 합성 예비보고서

1. 실험제목 : Diazo-aminobenzene 합성2. 실험목적 : 아닐린에 NaNO2 와 H2SO4를 작용시켜 diazonium 화합물을 만들고 이 diazonium 화합물을 aniline 과 coupling 시키면 Diazo-aminobenzene 이 생성됨을 안다.3. 실험이론 :(1) 디아조화 반응 : 방향족 1차 아민에 1당량의 아질산나트륨과 3당량의 산(일반적으로 염산이나 황산)을 작용시키고 반응온도를 0~5도로 냉각시키면 이온성인 디아조늄 염을 생성하는 반응을 말한다.(2) 디아조화 메커니즘 :(3) 디아조늄염을 이용한 합성 : 댑분의 아렌디아조늄 염은 5~10℃ 이상에서 불안정하다. 그리고 건조할 경우 폭발할 수 도 있다. 다행히도 디아조늄 염의 치환반응에서는 대부분 염을 분리할 필요가 없다. 단순히 다른 시약(CuCl, CuBr, KI)등을 혼합물에다 r하고 용액을 부드럽게 가열해주면 치환이(질소가 발생하면서) 일어난다.(4) 커플링 반응 : 2종의 유기 화합물(디아조늄 화합물과 페놀류 및 아민류의 화합물)이 상이한 작용기 사이에서 축합반응을 일으켜, 새로운 공유결합을 생성하는 반응을 일반적으로 커플링 반응 또는 짝지음 반응이라 한다. 페놀의 -OH기와 아민의 -NH2기에 대하여 para- 위치에서 잘 일어나며 para-위치가 이미 다른 치환기로 점령되어 있는 경우에는 ortho-위치에서 일어난다.(5) 디아조늄 양이온과 페놀 사이의 짝지음 반응 : 약 알칼리성 요액에서 가장 잘 일어난다. 이 조건하에서 상당량의 페놀이 페녹시화이온으로 존재하며, 페녹시화이온은 페놀 자체보다 친전자성 치환반응을 더욱 잘한다.(6) 디아조늄 양이온과 아민사이의 짝지음 반응 : 산성용액(pH 5~7)에서 가장 신속히 일어난다. 이 조건에서 디아조늄 염의 농도는 최대가 되고 동시에 과량의 암니은 반응성이 없는 아미늄 염으로 전환되지 않은 채로 있다. 용액의 pH가 5이하이면 아민의 짝지음 속도는 느리다.(7) 시약 및 기구 :? 실험기구 :● 60ml 비이커● 흡인여과장치● water bath● 온도계● 히터?시약 :AnilineEthanolSulfuric acidSodium hydroxideSodiumnitrite화학식C6H7NC2H6OH2SO4NaOHNaNO2분자량g/mol93.1346.0798.08639.9968.995녹는점K26*************끓는점K4573516101661-밀도g/cm31.02170.7891.842.132.168용해도3.6g/100ml(20℃)infinitymiscible1111g/100ml(20℃)82g/100ml(20℃)1) 아닐린 (Aniline)니트로벤젠을 금속과 염산으로 환원시켜 만든 방향족 아민이다. 특유한 냄새가 나는 무색 액체이며 유독하므로 흡수하면 중독을 일으킨다.2) 에탄올(Ethanol)에틸알코올이라고도 하며 술의 주성분이라고 하여 주정으로도 불린다. 분자식 C2H5OH이다. 사슬모양 탄화수소는 지방족 탄화수소라고도 하며 탄소의 수에 따라 붙여지는 이름도 달라진다.에탄올은 지방족 탄화수소 화합물 중 탄소 원자가 두 개인 에테인(C2H6)에 수소 원자가 하이드록시기(-OH)로 치환된 화합물로 지방족 탄화수소 유도체이다. 무색이고 독특한 향기가 나는 액체로 마취성이 있다.3) 황산(Sulfuric acid)황산은 흡습성이 강해 황산과 반응하지 않는 물질의 수분을 빼앗는 용도로 사용할 수 있다. 또 고온의 진한 황산은 산화력이 강해 구리나 은 등을 산화시킨다. 보통 98%의 황산을 포함하는 용액을 진한 황산이라 한다.4) 수산화나트륨 (Sodium hydroxide)대표적인 강염기로 순수한 수산화나트륨은 흰색결정이다. 공기 중에서 수증기를 흡수해 스스로 녹는 조해성이 있으므로 공기와의 접촉을 차단하여 보관해야 한다.5) 아질산나트륨 (Sodium nitrite)조해성이 있으나 아질산칼륨 정도는 아니다. 수용액은 약한 알칼리성을 띤다. 질산나트륨을 납과 함께 녹여 만든다. NaNO3＋Pb → NaNO2＋PbO 유기아민을 디아조화하는 작용이 있고, 혈관확장작용이 있다.4. 실험방법 :1) 60ml 비이커에 물 35ml넣고 진한황산 2ml을 가한다.2) 아닐린 12ml를 가함(30도 온도 유지)3) NaNO2 4.05g+물(15ml)에 30초에 1ml씩 가함 (때때로 교반하면서 가함)4) 30도에서 15분간 가온한 다음 용액 냉각5) 침전된 Diazo-aminobenzene을 흡인 여과6) 순수한 Diazo-aminobenzene을 얻음7) 재결정(1)Diazo-aminobenzene은 유기용매에 잘 용해하고 융점 부근의 온도에서 분해하기 쉬우므로 재결정이 힘들기 때문에 주의해야 한다.

공학/기술| 2015.10.25| 5페이지| 1,000원| 조회(217)

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화학공학실험 1 이중관식 열교환기 결과보고서 평가A+최고예요

화학공학실험3. 이중관식 열교환기 실험1. 실험 제목 : 이중관식 열교환기 실험2. 실험 목적1) 열교환기의 종류와 특성을 이해한다.2) 향류와 병류 조작을 이해한다.3) 총괄 열전달계수를 이해하고 실험으로 구해본다.4) 대수 평균 온도차(LMTD), 대수평균면적, 대수평균직경의 개념을 이해한다.5) 이중관식 열교환기의 열전달 효율을 실험으로 구한다.3. 실험 이론(1) 열교환기 : 온도의 차이가 있고, 고체 벽으로 분리된 두 유체 사이의 열 교환 현상은 많은 공업 응용 분야에서 찾아볼 수 있다. 이러한 열 교환을 수행하는 장치를 열교환기(heat exchanger)라 하며, 공간 가열, 공조?냉동, 동력 발생, 폐열 회수, 화학 공정 등에 널리 사용되고 있다. 열교환기는 주로 유동 배열과 구조 형태에 따라 여러 가지로 분류된다. 가장 간단한 열교환기는 동심관 구조를 이용하여 고온과 저온의 유체가 반대(향류, counter-flow)또는 같은 방향(병류, parallel-flow)으로 흐르는 경우이다.다음 그림은 병류와, 향류의 파이프와 흐름의 방향이며, 입구와 출구에서의 온도 차이를 나타낸 그래프이다.(2) 열교환기의 종류1) 기하학적 형태에 따른 분류① 원통 다관식(Shell&Tube) 열교환기 : 가장 널리 사용되고 있는 열교환기로 폭넓은 범위의 열 전달량을 얻을 수 있으므로 적용범위가 매우 넓고, 신뢰성과 효율이 높다.② 이중관식(Double Pipe Type) 열교환기 : 외관 속에 전열관을 동심원상태로 삽입하여 전열관내 및 외관동체의 환상부에 각각 유체를 흘려서 열 교환시키는 구조이다. 구조는 비교적 간단하며 가격도 싸고 전열면적을 증가시키기 위해 직렬 또는 병렬로 같은 치수의 것을 쉽게 연결시킬 수가 있다. 그러나 전열면적이 증대됨에 따라 다관식에 비해 전열면적당의 소요용적이 커지며 가격도 비싸게 되므로 전열면적이 20m2이하의 것에 많이 사용된다. 이중관식열교환기에서는 내관 및 외관의 청소점검을 위해 그랜드 이음으로 전열관을 때낼 수 있는 구조로온 또는 고압용으로서는 적당하지 않다. 액체와 액체와의 열 교환에 많이 사용되며 한계사용압력 및 온도는 각각 약 5kg/cm2, 150℃이다. 주로 식품공정과 같이 자주 세척하여 청결을 유지할 필요가 있는 경우에 사용되며 아래와 같은 경우에는 적절하지 못하다.- 0.5mm이상의 고체 입자를 함유한 액체- 열전달 면적이 2500m2 이상- 25 kg/cm2 및 250℃이상- 상변화가 있는 경우- 유체의 속도 0.1m/sec이하인 경우가스켓을 사용하지 않고 용접 또는 납땜에 의해 일체로 제작된 것은 온도의 제한이 완화 되지만 전열면의 점검이나 청소를 할 수 없으므로 부식성 또는 오염이 심한 유체에는 사용할 수 없다.2) 기능에 따른 분류① 열교환기(Heat Exchanger) : 좁은 의미의 열교환기는 일반적으로 상변화가 없는, 공정 흐름사이에 열을 교환하는 장치를 말하고, 넓은 의미로는 냉각기, 응축기등을 포함한다.② 냉각기(Cooler) : 냉각수 등의 냉각매체를 이용하여 Process Stream을 냉각한다.③ 응축기(Condenser) : 냉각수 등의 냉각매체를 이용하여 Process Stream을 부분응축 (Partial Condensation)또는 총 응축(Total Condensation)시키기 위한 열교환기로서 열전달의 메카니즘은 주로 응축에 의해 이루어지며, Heat Duty또한 응축열이 주가 된다.④ 재비기(Reboiler) : 스팀 등의 가열매체를 이용하여 증류탑의 바닦에서 유입되는 공정유체를 Boiling시켜 증기를 발생시킴으로써 증류탑으로 공급되어야 할 열을 전달하는 열교환기로서 증기발생은 단일상 또는 2상 혼합물로 할 수 있다.⑤ 증발기(Evaporator) : 용액의 질을 향상시키기 위해, 스팀 등을 이용하여 증발에 의해 용매를 제거 시키는 열교환기이다.⑥ 예열기(Preheater) : 공정으로 유입되는 유체를 가열하는 열교환기이며, 이때 가열매체는 공정유체 또는 스팀 등을 이용한다.⑦ 2상 흐름 열교환기(Two Phase Flow He{i} A _{} i bar{TRIANGLE T _{L}} =U _{0} A _{0} bar{TRIANGLE T _{L}}이 식에서 U를 총괄열전달계수(overall heat-transfer coefficient)라 한다. 총괄 열전달 계수는 열전달이 이루어지는 관 벽의 내경을 기준으로 할 때와 외경을 기준으로 할 경우에 따라서 달라진다.{1} over {U _{i}} = {1} over {h _{di}} + {1} over {h _{i}} + {x _{w}} over {k _{m}} LEFT ( {D _{i}} over {bar{D _{L}}} RIGHT ) + {1} over {h _{0}} LEFT ( {D _{i}} over {D _{0}} RIGHT ) + {1} over {h _{d0}} LEFT ( {D _{i}} over {D _{0}} RIGHT ){1} over {U _{0}} = {1} over {h _{di}} LEFT ( {D _{0}} over {D _{i}} RIGHT ) + {1} over {h _{i}} LEFT ( {D _{0}} over {D _{i}} RIGHT ) + {x _{w}} over {k _{m}} LEFT ( {D _{0}} over {bar{D _{L}}} RIGHT ) + {1} over {h _{0}} + {1} over {h _{d0}} where,k _{eqalign{m#}} : thermal conductivity of wallx _{m} : pipe wall thicknessh _{di} ```and````h _{do} : fouling factors for inside and outside tube surfacesh _{i} ```and```h _{o} : film heat-transfer coefficientbar{D _{L}} : logarithmic mean diameter(5) 열교환기 내 에너지수지열교환기 내에서는 축일, 기계적 에너지, 위치에너지, 운동에너지 등은 에너지 수지식의 다른 항t{m _{h}} [ lambda +C _{p _{h}} (T _{ha} -T _{hb} )]= dot{m _{c}} C _{p _{c}} (T _{cb} -T _{ca} )##lambda `:`latent` GEQ at`of`vaporization(6) 대수 평균 온도차(Log-Mean Temperature Difference). 유체가 들어오는 입구와 유체가 나가는 출구에서 유체의 온도차는 다르므로, 온도부분에 대입되는 수치를 정하기가 힘들다. 이때, 입구와 출구에서 다른 온도의 값들을 평균치를 구하여 사용한다.가. 대수평균 온도차와 산술평균 온도차대수평균 온도차DELTA T _{m} = {DELTA _{1} - DELTA _{2}} over {ln {DELTA _{1}} over {DELTA _{2}}} = {DELTA _{1} - DELTA _{2}} over {2.303log {DELTA _{1}} over {DELTA _{2}}}산술평균 온도차DELTA T _{m} =T _{c} - {T _{1} +T _{2}} over {2}반적으로 산술평균 온도차가 더 사용하기 쉽기 때문에 많이 사용된다. 하지만 이중관 열교환기 특성상 향류와 병류로 나눠져 있고, 실제로 열교환이 일어나면서 온도변화는 선형적이지 않기 때문에 대수평균 온도차를 사용한다.향류병류< 향류와 병류의 온도변화 그래프 >>? 향류의 흐름일 때, 대수평균 온도차(DELTA T _{m})를 구하면,DELTA T _{m} = {(T _{h,i`n} -T _{c,out} )-(T _{h,out} -T _{c,i`n} )} over {ln {(T _{h,i`n} -T _{c,out} )} over {(T _{h,out} -T _{c,i`n} )}} = {DELTA T _{1} - DELTA T _{2}} over {ln {DELTA T _{1}} over {DELTA T _{2}}} = {DELTA T _{1} - DELTA T _{2}} over {2.303log {DELTA T _{1}} ove1} =T _{h,`i`n} -T _{c,`i`n}DELTA T _{2} =T _{h,out} -T _{c,out}(7) 열교환기의 효율 : 열교환기의 효율은 열교환기의 실제 열 교환 속도에 대한 이론 열교환속도의 비로서 구할 수 있다.eta = {actualheatexchangrate} over {idealheatexchangrate} = {dot{m _{h}} c _{ph} (H _{ha} -H _{hb} )} over {dot{m _{h}} c _{ph} (H _{ha} -H _{cb} )} = {H _{ha} -H _{hb}} over {H _{ha} -H _{cb}}(10) 열전달 속도 : 이중관을 통한 열전달량 q = 고온 유체가 얻은 열량q_h= 저온 유체가 잃은 열량q_cq=mc _{p} DELTA t=m _{h} c _{ph} (T _{ha} -T _{hb} )=m _{c} c _{pc} (T _{cb} -T _{ca} )m_c: 저온 유체의 질량 유속 (mass flow rate) [Kg/H]m_h: 고온 유체의 질량 유속 [Kg/H]c_pc: 저온 유체의 열용량 [KJ/Kg℃]c_ph: 고온 유체의 열용량 [KJ/Kg℃]T_ca: 저온 유체의 입구 온도 [℃]T_cb: 저온 유체의 출구 온도 [℃]T_ha: 고온 유체의 입구 온도 [℃]T _hb: 고온 유체의 출구 온도 [℃](11) 실험 장치T1:inlet temperature of hot waterT2:inlet and outlet temp of cold waterT4:intermediate temp of hot waterT3:intermediate temp of cold waterT6:outlet temperature of hot waterT5:outlet and inlet temp of cold water4. 실험 방법① 보일러 측면의 유면계 유리관을 보면서 보일러에 물을 3/4 정도 채워준다② 가열기 스위치를 올리고 온도조절기의 온도를 적정온도로 설정한다.③ 냉각수를 병류로 유량계험한다.

공학/기술| 2015.10.25| 10페이지| 1,000원| 조회(522)

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