[화학공학]젖은벽(습벽탑)실험 보고서

목차

실험 목적

요 약

본 론

기구 및 시약

실험 방법

결과 및 고찰

토의 및 결론

참고 문헌

본문내용

ml/min
0.50ppm
10.23ppm
0.18ppm
9.78ppm
0.5ppm
9.34ppm
<물질 전달 계수 계산 (KL)>
KL=
※ j=change in concentration of oxygen in the water passing through the ※ column × volumetric flow rate of water [mol/s] : 총괄 물질전달량
※ A=Area for mass transfer [m2] : 단면적
※ △CLM= Log mean concentration difference [mol/L]
: 탑하부와 상부의 농도의 log 평균값 (△CLM=)
물의 유속
공기의 유속
100ml/min
200ml/min
300ml/min
△CLM
△CLM
△CLM
2000ml/min
9.33ppm
9.33ppm
8.35ppm
4000ml/min
9.49ppm
9.48ppm
8.51ppm
6000ml/min
9.73ppm
9.60ppm
9.84ppm
<공기의 유속 고정치>
1. 공기의 유속고정: 공기의 유속 2000(ml/min)
물의 유속
Input DO
Output DO
△CLM
1
100 ml/min
0.54ppm
9.87ppm
9.33ppm
2
200 ml/min
0.21ppm
9.54ppm
9.33ppm
3
300 ml/min
0.84ppm
8.48ppm
8.35ppm
2. 공기의 유속고정: 공기의 유속 4000(ml/min)
물의 유속
Input DO
Output DO
△CLM
1
100 ml/min
0.48ppm
9.97ppm
9.49ppm
2
200 ml/min
0.16ppm
9.64ppm
9.48ppm
3
300 ml/min
0.7ppm
9.21ppm
8.51ppm
3. 공기의 유속고정: 공기의 유속 6000(ml/min)
물의 유속
Input DO
Output DO
△CLM
1
100 ml/min
0.50ppm
10.23ppm
9.73ppm
2
200 ml/min
0.18ppm
9.78ppm
9.60ppm
3
300 ml/min
0.5ppm
9.34ppm
9.84ppm
<물의 유속고정치>
1. 물의 유속고정: 물의 유속 100 ml/min
공기의 유속
Input DO
Output DO
△CLM
1
2000 ml/min
0.54ppm
9.87ppm
9.33ppm
2
4000 ml/min
0.48ppm
9.97ppm
9.60ppm
3
6000 ml/min
0.50ppm
10.23ppm
9.84ppm
2. 물의 유속고정: 물의 유속 200 ml/min
공기의 유속
Input DO
Output DO
△CLM
1
2000 ml/min
0.21ppm
9.54ppm
9.33ppm
2
4000 ml/min
0.16ppm
9.64ppm
9.48ppm
3
6000 ml/min
0.18ppm
9.78ppm
9.60ppm
3. 물의 유속고정: 물의 유속 300 ml/min
공기의 유속
Input DO
Output DO
△CLM
1
2000 ml/min
0.13ppm
8.48ppm
9.73ppm
2
4000 ml/min
0.7ppm
9.21ppm
7.48 ppm
3
6000 ml/min
0.5ppm
9.34ppm
8.96 ppm
토의 및 결론
이번 실험은 젖은 벽탑에서 물과 공기를 향류로 접촉 시킬 때 공기 중의 산소가 물에 흡수되는 물질이동에 의해 용존 산소 농도를 측정하여 물질 전달계수를 측정하는 것이 목적이다.
실험하기 전에 결과 예상에 영향 미칠 인자로 물의 유량과 공기의 유량을 생각했다.
먼저 같은 공기 유량에 비해서 물의 유량이 증가할수록 물질 전달 계수는 증가한다. 위의 결과 값에서도 알 수 있듯이 공기의 유속을 고정시켰을 때(2000(ml/min),4000(ml/min)), 물의 유속을 증가시키면(100 ml/min→200 ml/min→300 ml/min) 물질 전달 계수가 증가한다. 이는 단위 시간 동안 공기를 통과하는 물의 양이 많을수록 면적이 커지므로 그 만큼 단위 부피당 녹는 산소의 양이 증가함을 나타낸다.
이론적으로 볼 때 같은 물 유량에 비해서 공기 유량이 증가할수록 물의 단위 부피당 녹는 산소의 양이 증가하므로 물질전달계수도 증가해야 한다. 이는 물의 유속을 고정하고(100 ml/min, 200 ml/min, 300 ml/min) 공기의 유속을 변화시켜주었을 때 (2000(ml/min)→4000(ml/min)→2000(ml/min) 물질전달계수도 증가한다.
그러나 3. 공기의 유속고정: 공기의 유속 6000(ml/min)부분에서와 3. 물의 유속고정: 물의 유속 300 (ml/min)에서 볼 수 있듯이 오차가 발생하였다. 이 원인은 여러 가지가 있겠지만 먼저 질소에 의한 물속의 산소 제거가 일정하지 않기 때문이라 생각한다. 물의 유량이 일정할 때 탑상부의 용존산소량 값을 보면 각각 다 다르다는 것을 알 수 있다.
또 다른 원인은 column내에서 완벽한 층류가 되지 않았고 수질이 깨끗하지 않기 때문일 수도 있다. (수돗물을 사용했다.) 질소에 의해서 물속의 산소가 충분히 제거되지 않을 수도 있다. 특히 공기유량은 같은데 물의 유량만 다르게 한 경우 모두 탑 상부의 용존산소량이 1이하의 수치로 나왔다.
원인은 두 가지로 생각된다. 첫 번째는 진짜로 질소에 의해서 산소가 거의 완전히 제거된 경우이고 두 번째는 기계를 오작동 시킨 것으로 볼 수 있다. 좀 더 정확한 실험이 되기 위해선 column을 깨끗이 청소하고 깨끗한 물을 쓰도록 해야겠다. 그리고 기체를 중간에 수시로 빼주어 원활한 유동을 이룰 수 있도록 해주어야 했었다. 이 실험에서 생각해 볼 점은 질소의 농도를 다르게 유입했을 때 전달계수가 어떻게 변화했을지 생각해보면, 질소의 농도가 변수로 쓰일 수도 있을 것 같다.
참고 문헌
단위 조작 임 송 신 성 1997년 p 257-259
단위 조작 김승재 외 2인 동화기술 1996년 p 249-261
화학 공학 개론 고완석 외 2인 동화기술 1997년 p 125-127
단위조작입문 박창호 외 4인 지인당 1996년 p 161-162
화공 단위 조작 Christie J. Geankoplis 대 웅 1997년 p 300-310

키워드

습벽,   젖은벽,   젖은탑,   습탑,   Wetted wall,   물질이동계수,   물질이도,   물질전달계수