습벽탑실험

목차

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

LIST OF FIGURES AND TABLES -----------------------------Ⅱ

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

1. INTRODUCTION ------------------------------------------ 1
1.1 실험 목적 ---------------------------------------------- 1
1.2 실험 이론 ---------------------------------------------- 1
1.2.1 물질전달계수 -------------------------------------- 1
1.2.2 물질전달 상관관계 ---------------------------------- 3
1.2.3 용존 산소량(DO: Dissolved Oxygen) ------------------- 3


2. EXPERIMENT -------------------------------------------- 7
2.1 실험 기구 --------------------------------------------- 7
2.2 실험 방법 ---------------------------------------------- 7
2.3 주의 사항 ---------------------------------------------- 8


3. RESULT & DISCUSSION ----------------------------------- 9
3.1 RAW DATA ------------------------------------------- 9
3.2 DISCUSSION ------------------------------------------ 10


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


5. REFERENCE --------------------------------------------- 26

본문내용

in이고 물의 유속이100ml/min 일 때, Matlab을 이용하여 얻은 계산 값
Figure. 6 공기 유속: 2000ml/min, 물의 유속: 200ml/min
- 공기유속이 2000ml/min이고 물의 유속이200ml/min 일 때, Matlab을 이용하여 얻은 계산 값
Figure. 7 공기 유속: 2000ml/min, 물의 유속: 300ml/min
- 공기유속이 2000ml/min이고 물의 유속이 300ml/min 일 때, Matlab을 이용하여 얻은 계산 값
Figure. 8 공기 유속: 4000ml/min, 물의 유속: 100ml/min
- 공기유속이 4000ml/min이고 물의 유속이 100ml/min 일 때, Matlab을 이용하여 얻은 계산 값
Figure. 9 공기 유속: 4000ml/min, 물의 유속: 200ml/min
- 공기유속이 4000ml/min이고 물의 유속이 200ml/min 일 때, Matlab을 이용하여 얻은 계산 값
Figure. 10 공기 유속: 4000ml/min, 물의 유속: 300ml/min
- 공기유속이 4000ml/min이고 물의 유속이 300ml/min 일 때, Matlab을 이용하여 얻은 계산 값
4. CONCLUSION
이번 실험은 긴 유리관의 벽면을 타고 흘러내리는 얇은 수막을 아래 방향으로 보내고, 여기에 공기를 향류로 흘려보내 공기 중의 산소가 물에 흡수되는 물질 전달의 한 과정을 용존산소(D.O)를 측정하여 물질전달 계수를 측정하여 column의 공기와 물의 유량 변화를 통해 용존산소의 변화량을 알아보는 실험이었다.
물속의 용존 산소를 제거하는 Column 에는 Rasching Ring을 충전시켜 질소기체와 물과의 향류 흐름에서 물속의 용존 산소를 제거하여 습벽탑 내로 유입된다. 물질 전달 계수는 D.O. Meter로 습벽탑을 통과하기 전의 용존 산소 농도와 습벽탑을 통과한 물의 용존 산소의 농도를 측정하여, 이로부터 계산할 수 있다.
산소가 물에 흡수 될 때의 저항은 대부분 액상에 존재 하는데, 많은 실험을 통하여 얻은 유량과의 물질전달계수간의 상관관계식인
[, , ] 으로부터 를 구하고, 계수를 얻기 위해 Sc값은 다음 아래의 식 안에 에 포함시키고 양변에 로그를 취하여 가 되어 와 n의 값을 실험에서 얻어진 data로 알 수 있는 Re와 Sh의 관계식(log Sh와 logRe의 plot)에서의 기울기와 절편으로부터 구하였다.
그 결과로서, 다른 두 유속에서 구해진 값과 n 값을 비교 해 보면 유속이 증가할수록 n 값은 작아지고 Co 값은 커지는 것을 알 수 있었다. 그리고 log(Re) 값은 공기의 유속 변화에 관계없이 일정 하므로 에서 log(Sh)와 n은 비례하는 것도 알 수 있었다. 또한, 이므로 물질 전달 계수의 증가에 따라서 n의 값도 증가하게 된다. 따라서 공기의 유속이 커질수록 물질전달계수가 증가하게 되고 이에 따라 n의 값도 증가 한다는 결과를 얻었다.
주어진 조건, 일정한 공기 유속에서는 물의 유량을 증가시킬수록 용존산소량의 농도는 감소한다. 이는 단위시간 당 공기를 통과하는 물의 양이 많을수록 공기와 접촉하게 되는 물의면적이 증가하여 물의 단위부피 당 녹아 들어가는 산소의 양이 감소하였기 때문이다. 또한 일정한 물의 유속에서 증가되는 공기의 유속을 비교해 보면 공기의 유속이 증가할수록 용존산소량의 농도는 높아지고 이 또한 단위 시간당 일정부피에 통과하는 공기의 양이 증가하므로 용존산소량의 농도 역시 증가 하는 것이다. 따라서 주어진 공기 유속에서 물의 유량을 변화시키면 유속이 증가하면 이에 따라서 물질 전달 계수가 증가하고, 주어진 물의 유속에서 공기유속을 증가시키면 녹는 산소의 농도가 증가하여 물질전달계수도 증가한다. 이번 실험을 통하여 기체와 물의 공급 속도와 칼럼의 지름에 따른 용존산소의 농도 변화를 알 수 있었다.
이번 실험은 아쉬운 것이 실험은 열심히 했는데, 이상하게도 수치 값이 이상하더라는 것이다. 실제로 물이 관 벽을 골고루 일정하게 타고 흐르게 하기 위해서 준비작업만 1시간 정도를 투자하여 맞춘 뒤, 실험을 행하였는데, 막상 얻어진 측정값의 계산 결과 값은 잘 맞지 않았다. 실제 측정된 온도의 값은 29.8℃ 인데, 계산 값으로는 산소포화도를 찾아본 결과 그 온도에 맞는 이론값을 이용하여 계산이 되지 않아 22℃이라 가정하고 계산하여 풀었다. 그 원인으로는 기기가 잘 못 측정하였거나, 기기가 민감한 것인지 살짝 툭 건들 때마다 숫자가 크게 자주 변하여서 약간의 시간을 두고 그나마 가장 안정되었다고 생각될 때의 수치를 측정하였는데, D.O. Meter의 측정 오류도 있을 수 있었을 것 같다. 그리고 산소를 질소를 통과시킴으로써 제거하는 과정에서 D.O. 수치가 꽤 높게 측정이 되었는데, 이는 질소를 흘려 보내는 정도가 약했었는지 산소가 잘 제거되지 않았던 것 같다. 그래서 다시 산소가 물에 흡수된 후에 측정되는 값도 높게 측정되어 버린 것이라고 생각한다. 그리고 작업준비 시간이 길어져 버려서 그런 건지 온도가 너무 높아져 버린 것도 오차의 하나라고 생각한다. 온도가 높을수록 산소포화도의 수치가 작기 때문에 제대로 제거 되지 못하여 많은 산소를 이미 포함하고 있는 input의 물과 산소를 다시 흡수하여 더 많아진 output의 D.O. 수치는 더 높게 측정되어 실험이 제대로 이루어지지 않게 된 것 같다.
5. REFERENCE
1. 김승재, 김진환, 김영주, “단위조작”, 東和技術, 1996. pp.249-251
2. Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott, “Unit Operations of Chemical Engineering", McGraw-Hill Korea, 6th edition, 2001. pp. 522-525
3. “화학공정실험” 매뉴얼.
4. YSI M-57 operating Instructions
5. Sawyer, McCarty, Parkin, “Chemistry for Environmental Engineering(환경공학)”, 東和技術, 2005. pp.646-649 & 백과사전 & 위키백과

키워드

습벽,   습벽탑,   기체흡수 물질