습벽탑실험결과레포트

목차

TABLE OF CONTENTS -----------------------------------------Ⅰ

LIST OF FIGURES & TABLES -----------------------------------Ⅱ

ABSTRACT --------------------------------------------------Ⅲ

1. INTRODUCTION--------------------------------------------1

1.1. 습벽탑-------------------------------------------------1

1.2. 물질전달에서 확산의 역할-----------------------------------1

1.3. Fick\'s law----------------------------------------------1

1.4. 습벽탑 일 때 sherwood number------------------------------4

1.5. 용존 산소 농도-------------------------------------------5

1.6. 실험목적------------------------------------------------5

2. EXPERIMENT-----------------------------------------------6

2.1. 실험 기구 및 시약-----------------------------------------6

2.2. 실험 방법-----------------------------------------------6

2.3. 실험 시 유의사항-----------------------------------------6

3. RESULTS & DISCUSSION-------------------------------------7

3.1. Raw data-----------------------------------------------7

3.2. Data calcultions------------------------------------------8

3.2.1 실험조건---------------------------------------------8

3.2.2. 공급되는 물의 유량이 100ml/min 일 때----------------------8

3.2.3. 공급되는 물의 유량이 200ml/min 일 때----------------------11

3.2.4. 공급되는 물의 유량이 300ml/min 일 때----------------------13

3.3. Results---------------------------------------------------20

3.4. Discussion------------------------------------------------22

4. CONCLUSION-----------------------------------------------24

REFERENCES -------------------------------------------------25

본문내용

log= 4.35 n=-0.1487이고,
② 공기의 유량이 4l/min일 때
y=0.0212x+4.043
log= 4.043 n=0.0212 이고,
③ 공기의 유량이 6l/min일 때
y=0.0795x+3.8179
log= 3.8179 n=0.0795 이고,
3.4 Discussion
실험을 하기 전 예상해본 결과로는 공급되는 물의 유량이 일정할 때 공기의 유량을 증가시키면 당연히 용존산소농도가 증가할 것으로 예상하였고 또한 공급되는 물의 유량을 증가시키면 더 많이 함유될 수 있으므로 증가할 것이라 예상하였다. 그러나 실험결과를 보면 공급되는 물의 유량이 100, 200ml/min일 때는 공기의 유량이 증가할수록 DE-OXYGENATION WATER, ABSORPTION WATER에서의 용존 산소 농도가 증가하였으나 물이 300ml/min일 때는 ABSORPTION WATER의 용존 산소가 증가하다 감소하였고 물의 유량이 증가할수록 증가하였다. 값이 다르게 나온 이유는 실험방법에 있어서 일정하게 증가시킨 것이 아니라 특정부분이 측정이 안 될 경우는 공기의 유량을 높였다가 다시 낮추기도 하여서 이런 실험방법 때문에 오차가 발생하였고 또한 측정기계가 제대로 작동되지 않아 몇 번이고 다시 실험하였는데 측정의 오류로 값이 다르게 나올 수 도 있다. 또한 공급되는 물의 양이 증가할수록 용존 산소량이 증가하는데 이는 산소가 포함될 수 있는 부피가 더 많이 지기 때문으로 고려되어지나 이것은 우리의 생각이다.
Table 5에서 보면 물질전달계수의 경우 공기의 유량이나 물의 유량에 따른 비례관계가 들쑥날쑥한 것을 볼 수 있고 마지막 결과처리인 식을 살펴보면 C0값을 살펴보면 공기의 유량이 증가할수록 값이 감소하며 n의 값은 증가함을 볼 수 있다. 이론상으로 물질전달계수가 커지면 레이놀즈수도 큰데 이는 물의 유량이 증가하면 물질전달계수도 커진다는 것을 의미한다. 그러나 우리의 실험값은 200ml/min일 때 감소하였다.
이러한 오차의 원인을 알아보면 물이 제대로 공급되지 끌어올려지지 않아 시간이 오래 걸렸고 원형통 내부에 물이 고르게 흘러야 좋은 실험값이 나오나 실험을 하다보면 안 흐르는 경우도 많이 생기고, 또한 한쪽 벽면을 통해서만 흘러서 물질전달계수 값이 고르지 않게 나왔을 가능성이 있다. 일부분의 벽만 타고 흐른다면 확산이 잘 이루어지지 않아 물질전달 계수가 다르게 나온다. 그리고 실험을 할 때 일정하게 증가시키면서 실험을 한 것이 아니라 실험장치의 오류로 인해 산소의 농도가 0ppm이 나올 때도 있었고 측정이 제대로 되지 않아 공기의 유량이나 물의 유량을 증가시켰다 감소시켰다 많이 하였고 시간이 흐를수록 물의 유량이 떨어져 이로 인해 일정한 물과 공기의 유량을 공급하지 못해 오차가 발생했을 것이다. 마지막으로 질소가스가 균일하게 나오지 않고 나오다 안 나오다 갑자기 많이 나오는 것을 반복해 가끔씩 조절해야했기 때문에 일정한 질소가스유입이 되지 못하여 질소가스를 이용한 물속의 산소 제거가 잘 이루어 지지 않았을 것이다.
4. CONCLUSION
이번 실험의 목적은 습벽탑을 통과하기 전의 용존 산소 농도와 습벽탑을 통과한 물의 용존 산소의 농도를 측정하여, 물질전달계수를 측정하고 무차원인 Sherwood를 계산하는 것이다. 실험방법은 간단한데 습벽탑으로 물이 흐르게 하고 질소가스를 투입하여 물의 유량과 공기의 유량을 변화시켜 용존산소량을 측정하는 것이다.
실험결과를 살펴보면 우선 기본적인 용존산소량을 살펴보면 물의 유량과 공기의 유량에 따라 증가하는 경향을 보이는데 물의 유량이 빠를수록 물과 공기와 접촉되는 시간이 적어져 물이 제대로 흡수되지 못해 감소할 것으로 생각하였다. 200ml/min일 때의 값이 가장 작아 이상한 점을 볼 수 있고 물질전달계수의 경우 물의 유량이 증가할수록 증가하는 편이며 공기의 유량이 증가할수록 증가하는 편이나 그 값이 작아 일정하다고 할 수 있다. Sherwood의 수의 경우 나머지 수치 값은 동일하므로 물질전달계수의 비례관계와 동일하고 Reynolds 수는 공기의 유량에 관해서는 일정하고 물의 유량이 증가할수록 증가하였다. 이는 속도가 빨라질수록 난류형태로 변해가기 때문이다. 마지막으로 에서 C0값은 공기의 유량이 증가할수록 값이 감소하며 n의 값은 증가함을 볼 수 있다.
실험결과의 관계가 일정하지 않은 오차원인을 살펴보면 가장 큰 이유로 원통내부에서 물이 흘러내릴 때 한쪽벽면만 타고 내린 점이다. 이는 물이 전체적으로 흐르지 못하여 확산이 잘 이루어지지 못하여 물질전달계수의 값이 일정하지 못한 것이다. 그리고 두 번째 이유로는 질소가스로 충분한 산소제거가 이루어지지 못했다는 점이다. 처음 실험했을 때는 용존산소농도가 20℃에서의 산소량을 넘어서는 수치를 보였다. 이로 인해 실험장치의 수치측정이 불확실하다는 것을 추측할 수 있으나 질소가스로 인한 산소제거도 제대로 이루어지지 못했다는 것을 알 수 있다. 질소가 일정하게 유입이 되는 것이 아니라 유입됐다 안됐다는 반복했기 때문이다.
실험결과를 정확히 얻기 위해서는 고르게 물이 흐르도록 하고 질소의 공급을 고르게 하고 공기의 유량을 증가시켰다 감소시켰다 하지 말고 서서히 증가시키도록 해야 한다.
이제 실험결과를 정리해보자. 공기의 유량이 증가할수록 당연히 유입량이 많아 용존 산소농도는 증가한다. 또한 이론상으로는 물질전달계수가 물의 유량이 증가할수록 커지고 레이놀즈수가 커진다. 이를 달리 표현하면 레이놀즈수가 커지면 물이 활발하게 움직여 공기와의 물질전달이 활발히 일어나 물질전달계수가 증가한다. 또한 이 식에서 레이놀즈수가 증가하면 쉐어우드수도 증가하므로 이는 물의 유량이 증가할수록 레이놀즈수가 증가하므로 쉐어우드수로 증가한다고 결론을 내릴 수 있다.
REFERENCES
[1]화학공정실험 2, 전북대학교 화학공학과, 2009, 실험 5. 습벽탑 실험
[2]단위조작실험 ,고완석, 학연사, 2001, p121~131
[3]물질과 열의 전달, Stanley Middleman, 범한서적, 2000, p10~18
[4]환경화학 : 김덕찬 외 1명, 동화기술, 1991, p421~431

키워드

습벽탑,   실험,   화공실험