침강/건조속도의 측정

소개글

침강/건조속도의 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험일시

2. 실험제목

3. 실험목적
- 침강속도의 실험목적
- 건조속도의 실험목적

4. 실험원리
- 침강속도 측정 실험
■ 레이놀드 수
■ 레이놀드 수와 항력계수의 관계
■ 항력(Drag force)과 항력계수(Drag coefficient)
■ Stokes Law
- 건조속도 측정 실험
■ 건조(Drying)의 개념 및 이론
■ 건조기의 종류 및 특징

5. 참고문헌 및 관련 Internet sites

본문내용

형상과 배향이 다르면, 와 의 관계도 달라진다. Reynolds 수가 낮은 매끈한 구의 경우에는 대략적 이론식이 있지만. 일반적으로는 와 의 관계를 실험에 의해 구한다.
압축성 유체에서 Mach 수가 0.6 정도 이상일 경우에는, Mach 수에 따라 항력계수가 증가한다. 초음속 흐름의 항력계수는 일반적으로 아음속 흐름에 비해 크다.
- 건조속도 측정 실험
- 건조의 원리
건조되는 물질의 종류가 다양하고 사용되는 건조장치의 유형도 많기 때문에, 모든 물질과 모든 건조기를 포괄하는 단일 건조이론이란 없다. 원료의 모양과 크기, 수분 평형관계, 고체를 통한 수분 흐름 기구 및 기화에 필요한 열의 공급 방법의 다양성 등 모든 것들이 통일된 취급을 방해한다. 반정량적인 방법에 사용되는 일반적 원리에 의존한다.
- 건조속도
시간이 지남에 따라 수분함량 는 전형적으로 그림 24.4의 그래프 A처럼 떨어진다. 공급 원료가 기화온도까지 가열되는 짧은 기간 후에 그래프는 직선이 되며, 수평방향으로 곡선을 그리다가 평평해진다. 곡선 A의 미분인 건조속도는 그래프 B와 같다. 속도는 일정하거나 상당기간 동안 약간 준다. 건조속도가 조금 줄긴 하지만 이 시간은 가끔 항률기간 또는 정속기간(constant-rate period)으로 적용된다. 이어서 건조속도가 시간에 따라 선형적으로 감소하거나 또는 고체의 성질과 내부 수분 흐름의 메카니즘에 따라 건조속도가 감속기간(falling-rate period)이 온다.
복사나 고체를 통한 전도에 의한 열전달이 없으며 진짜 정속 기간의 표면 온도는 습구온도와 같다. 그렇지만 실제로 단형 건조기에 있는 물질들을 위에 있는 단으로부터 꽤 많은 복사를 받고 밑에 있는 단으로부터 전도를 받아 초기 기화온도 보다 높고 건조속도는 증기 확산을 위한 구동력의 증가에 의해 증가한다. 그러나 를 구하기 어렵기 때문에 건조기에 대한 열전달계수는 거의 늘 구동력으로서 를 이용해서 계산한다.
계면온도 가 습구온도 와 같다고 볼 수 있는 진짜 정속기간 동안, 단위면적당 건조속도 는 자유 액체표면으로부터의 증발에 대해 만들어진 관계식으로부터 꽤 정밀하게 산출될 수 있다. 이 계산은 다음과 같이 물질전달에 근거하거나 열전달에 근거해서 할 수 있다.
(24.9) 또는, (24.10)
증발속도 건조면적 열전달계수 물질전달계수
중기의 분자량 기체온도 계면의 온도 기체속의 증기의 몰분율
계면에서 증기의 몰분율 온도 에서의 숨은 열
고체 표면과 평행하게 흐르는 공기의 열전달계수를 실험정보 없이 산출하기 위해서는 다음과 같은 유차원식이 추천된다.
(24.11)
열전달계수, ℃ 질량속도,
공기흐름 통로의 맞먹음 지름, m
식 (24.11)은 95℃이 공기 물성에 기준한 것으로 Reynolds수, 2,600과 22,000사이에 적용된다. 흐름이 표면에 수직이면 0.9와 4.5m/s 사이의 공기 속도에서 다음 식이 사용된다.
(24.12)
에 Btu/fth℉, 에 lb/fth, 그리고 에 ft 단위를 갖는 fps 단위에서는 식 (24.11)의 계수가 0.01이고 식 (24.12)의 계수는 0.37이다.
일정한 건조속도 는 간단히 다음과 같이 된다.
(24.13)
- 건조 장치
스크린-콘베이어 건조기 : 전형적인 관통-순환식인 스크린-콘베이어 건조기는 그림 24.9와 같다. 건조될 물질 층은 긴 건조실 또는 터널을 통해 움직이는 금속스크린 위에서 천천히 운반된다. 건조실은 일련의 별개 구획을 되어 있으며 각 구획에는 송풍기와 공기 가열기가 있다. 이 건조기는 다양한 고체를 연속적으로, 그리고 부드럽게 처리하며, 비용도 합리적으로 수증기 소비가 적어 보통 물 1㎏을 증발시키는데 수증기 2㎏이 소비된다. 공기는 각 구획을 개별적으로 재순환해서 환기되거나 고체와 맞흐름으로 한 구획에서 다른 구획으로 통과할 수 있다. 이런 건조기들은 고체의 수분함량이 감소함에 따라 건조조건이 상당히 바뀌어져야 할 때 특히 유용하다.
회전식 건조기 : 회전식 건조기는 수평이거나 출구 쪽으로 약간 기울어진 회전 원통형으로 되어 잇다. 젖은 원료는 한쪽 끝으로 들어가며, 건조된 물질은 다른 쪽으로 배출된다. 원통이 회전함에 따라 내부 날개가 고체를 끌어올렸다가 통 내부로 고체를 다시 쏟아버린다. 회전식 건조기는 고체와 기체의 직접 접촉에 의하거나, 외부 재킷을 통해 자나가는 뜨거운 기체에 의하거나, 또는 통 안쪽 면에 설치한 일단의 종방향 관에 응축하는 수증기에 의해 가열된다. 직-간접 회전식 건조기에서는 뜨거운 기체가 재킷을 먼저 지나가고, 그리고 나서 통을 지나면서 고체와 접촉한다.
분무건조기 : 분무건조기에스는 슬러리나 액체 용액이 미세한 액체방울 안개 형태로 뜨거운 기체흐름에 분산된다. 수분은 액체방울로부터 빨리 기화되어 건조 고체의 입자로 남으며, 이들은 기체흐름에서 분리된다. 액체와 기체의 흐름은 나란흐름, 맞흐름 또는 같은 장치에 둘을 합한 형태일 수도 있다.
그림 24.13과 같은 전형적인 분무건조기의 건조실은 밑이 원추형인 원통형이다. 액체 원료는 건조실 지붕에 있는 원판형 분문기로 펌핑된다. 이 원판은 액체를 작은 액체방울로 미립자화하여 건조실 꼭대기 근처로 들어가는 고운 기체흐름 속에다 방사방향으로 뿌린다. 냉각된 기체는 건조실 원통형 부분 밑의 측면에 연결된 수평 배출관을 통해 환풍기에 의해 배출된다. 기체는 사이클론 분리기를 지나면서 동반된 고체 입자가 제거된다. 건조 고체의 대부분은 건조실 바닥으로 침전되며, 그곳으로부터 여닫개와 나선식 콘베이어로 옮견진 다음 사이클론에 모인 기체와 합친다.
5. 참고문헌
ⅰ) Warren L.McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott, "단위조작 (Unit operations of chemical engineering)" , Mc Graw Hill Korea, 2003년 ,제 6판
ⅱ) 고완석 외 5인 공저, “단위조작” ,2003년, 보문당, 제 3판
ⅲ) Harriis Daniel C. , 분석화학 , 2004년, 자유아카데미, 제 5판
6. 참고인터넷 Site
ⅰ) http://www.chemscript.net/

키워드

침강,   건조,   속도,   화학,   측정,   실험