건조 실험

소개글

건조 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론

2. 이론

3. 실험장치 및 방법

4. 실험결과 및 고찰

5. 결론

6. 참고문헌

본문내용

계점이므로 그때의 함수율 0.311을 임계 함수율로 정했다. 아래의 다시 정리하여 쓰면,
Equilibrium moisture(평형함수율) : = 0.266(한계점 60min에서의 함수율)
Critical moisture content(임계함수율) : = 0.311(33min일 때의 함수율)
Free moisture(자유함수율) : X
, : Total moisture content(전체함수율)
예를 들어 3분, 6분, 9분 일 때의 자유함수율을 구해보면,
t = 3(min) , X = 0.453 - 0.266 = 0.187
t = 6(min) , X = 0.441 - 0.266 = 0.175
t = 9(min) , X = 0.423 - 0.266 = 0.157
이와 같은 방법으로 시간에 따른 자유함수율을 구해 데이터로 만들면,
Time
(min)
XT
(전체함수율)
X
(자유함수율)
Time
(min)
XT
(전체함수율)
X
(자유함수율)
0
0.536
0.270
33
0.311
0.045
3
0.453
0.187
36
0.296
0.030
6
0.441
0.175
39
0.286
0.020
9
0.423
0.157
42
0.280
0.014
12
0.407
0.141
45
0.275
0.009
15
0.393
0.127
48
0.274
0.008
18
0.379
0.113
51
0.270
0.004
21
0.360
0.094
54
0.268
0.002
24
0.346
0.080
57
0.266
0
27
0.336
0.070
60
0.266
0
30
0.318
0.052
70
0.266
0
이제 X축항을 자유함수율로 하고 Y축항을 건조속도로 하여 PLOT한 그래프가 건조속도곡선이다. 그래프는 다음 페이지에 첨부하였다.
위 건조속도곡선을 보면 이론상의 그래프(6페이지 그림1의 b번 그림)와 같은 형태가 아닌 상당히 불규칙한 그래프 형태가 나오는 것을 볼 수가 있는데, 이는 건조속도의 차이가 0.0000224에서 0.00000408까지 아주 미세한 부분을 확대하여 그래프를 만들었기 때문에 상당히 미세한 변화가 크게 부곽 되었다. 그래도 어느 정도는 오차가 있을 것이다. 오차의 이유는 여러 가지가 있겠으나, 우리가 실험 시에 일정하게 유지하고자 했던 건조기의 온도가 일정치 못했다. 맨 마지막 페이지에 첨부한 Data sheet를 보면 알 수 있는데, 초기에 조절온도를 건구 73℃, 습구 43℃로 시작했는데, 나중에는 건구 75℃, 습구 45℃로 2℃가량 상승하였다. 또한 건조기의 낙후성도 약간의 오차가 나오는데 영향을 미쳤을 것으로 예상되어 진다.
4) 정속건조기간에 있어서 열전달 계수
정속건조기간에 있어서 열전달 계수()를 구하기 위해서는 아래와 같은 식을 이용해야 한다.
: 공기의 온도(건구 온도)
: 계면의 온도(습구 온도)
: 온도 에서의 숨은열
: 정속건조기간에서의 건조속도
위식을 사용하여 우리는 열전달 계수()를 구할 수 있는데, 필요한 데이터는 다음과 같다.
: (73+75)℃/2 = 74℃ (데이터의 평균값 사용)
: (43+45)℃/2 = 44℃ (데이터의 평균값 사용)
: 44℃에서의 숨은열(증발잠열)
: (데이터의 평균값 사용)
따라서 위식을 열전달 계수()에 대해 정리하고, 위 변수들의 데이터를 대입하면 우리가 구하고자 하는 값을 얻는다.
∴
5. 결론
우리는 이번 실험에서 화학공정에서 최종 제품을 생산하기 위한 마지막 단계에 해당되는 건조 조작에 대해서 알아보고 실험하였다. 건조라는 조작을 통해 물체 내에 함유된 수분이 어떻게 증발되는가를 알아볼 수 있었는데, 수분의 증발은 일정한 속도로 수분이 감소하는 정속건조기간과, 증발속도가 일정한 비율로 감소하는 감속건조기간이 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 주어진 조건(온도 및 습도)의 공기로서 건조시킬 때 건조가 가능한 한계점에서의 함수율인 평형함수율은 건조가 가능한 한계점을 60min(3600sec)일 때로 보고 그 때의 함수율 0.266을 평형함수율로 정했다. 그리고 임계함수율은 정속건조기간의 끝나는 점 혹은 감속건조기간이 시작되는 점에서의 함수율로서 그래프 상에서 33min(1980sec)일 때가 임계점이므로 그때의 함수율 0.311을 임계 함수율로 정했다. 실험상 건조감량곡선을 통해서 정속건조기간과 감속건조기간을 나눌 수 있었는데, 이론상 그래프의 형태와 거의 비슷한 결과로 나왔다. 그래서 이를 건조속도곡선으로 다시 확인 해 보고자 하였지만, 이는 건조속도의 차이가 0.0000224에서 0.00000408까지 아주 미세한 부분을 확대하여 그래프를 만들었기 때문에 상당히 미세한 변화가 크게 부곽 되어 우리가 얻고자 하는 그래프의 형태 즉 정속건조기간에서는 기울기가 0이고 임계점을 지나 감속건조기간에서는 기울기가 하락하는 형태의 그래프를 얻지 못했다. 그렇지만 임계점을 기준으로 기울기가 하락하는 형태의 그래프는 얻을 수 있었다. 마지막으로 정속건조기간에 있어서 열전달 계수()를 측정 할 수 있었는데, 44℃에서의 증발잠열을 문헌에서 찾아 단위를 SI단위로 환산하고, 나머지 데이터, 즉 건구 및 습구 온도와 정속기간에서의 건조속도()를 데이터의 산술평균값을 사용하여 계산하여 최종 값을 구해본 결과 이란 결과가 나왔다. 따라서 전체적으로 건조 조작에서의 함수율과 건조속도와의 관계, 또한 정속과 감속건조기간의 존재, 마지막으로 임계함수율과 평형함수율의 존재 등을 확인 할 수 있었다. 우리는 이번 실험을 통해 분리공정 시간에 이론적으로 다루었던 건조조작을 실제적으로 확인 할 수 있었다. 다만 아쉬운 것이 있다면, 실험상 건조기의 조절온도를 일정하게 유지하지 못하여 데이터의 약간의 오차를 유발한 것이 아쉽다. 또한 시간상 오랜 시간동안 실험하지 못하여 완전한 평형함수율을 구하지 못한 것도 아쉬운 점이 남는다. 그러나 이번실험은 건조조작을 이해할 수 있는 좋은 경험이었다.
6. 참고문헌
전남대학교 공과대학 화학공학부 , “화학공학실험2”
이화영, 전해수, 조영일 공역 , “단위조작” , 한국맥그로힐(주) , 2001
(참고 site)
http://blog.daum.net/eveninhisyouth/

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