충전탑(壓力損失)

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충전탑(壓力損失)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

수 있다.
4. 실험장치 (Apparatus)
▣ 실험장치는 그림 21·2, 그림 21·3과 같으며 column의 높이는 1.4m이며 두 부분으로 나누어져 있는데, 한 부분의 높이가 0.7m이며 내경은 80mm이고 충전물의 직경은 10mm의 rasching ring이다.
5. 실험방법 (Experimental method)
① dry column에서 압력 강하
ⓐ 밸브 V4를 닫는다.
ⓑ 공기 압축기를 가동한다.
ⓒ 밸브 V2를 열고 flow meter F2로 요구되는 유량까지 조절한다.
ⓓ water manometer로 column의 압력차를 읽는다.
ⓔ flow meter로 5% 간격씩 공기 흐름 속도를 조절하여 ⓒ, ⓓ동작을 반복한다.
ⓕ 공기 압축기를 끈다.
ⓖ 밸브 V2를 잠근다.
② 젖은 column에서 압력 강하
ⓐ 밸브 V4를 닫는다.
ⓑ manometer를 column과 gas sampling기구로부터 분리시킨다.
ⓒ water pump를 가동한다.
ⓓ 밸브 V2를 열고 충전물의 상부 column까지 채운다. 이때 넘치지 않도록 주의해야 한다.
ⓔ 밸브 V4, V6을 조절하면서 column에 물을 약5분 동안 유출시킨다.
ⓕ dry column에서의 실험 순서를 되풀이하여 젖은 column의 압력 강하를 측정한다.
주 column이 한 번 젖으면 적어도 24시간이 있어야 완전하게 건조될 수 있으므로 dry column실험은 우선 완전히 하여야 한다.
③ 기액 향류 흐름에서 기체 압력 강하
ⓐ 밸브 V4를 열고 밸브V5, V7을 닫는다. 밸브V6을 연다.
ⓑ water pump를 가동하고 밸브 V1을 열고 요구되는 흐름 속도까지 조절한다.(보통 눈금의 10%, 20%, 30%, 40%로 한다.)
ⓒ 공기 압축기를 가동하고 밸브 V2를 열어 최저 흐름 속도로 고정한다.(눈금의 10%)
ⓓ column의 저부에 액체로 차단하도록 밸브V4를 조절한다. 이 때 공기와 물이 아래로 나가지 않도록 주의해야 한다.
ⓔ 밸브 V2, V1을 조절하여 요구된 유속으로 하여 manometer를 읽는다.
ⓕ 충분히 manometer를 읽을 때까지 ⓓ와 ⓔ조작을 반복한다.
ⓖ water 흐름 속도를 바꾸어 water pump를 끄고 밸브 V1을 잠근다.
ⓗ 공기 압축기를 끄고 밸브 V2를 잠근다.
◇◇식 정리◇◇
① 공탑 기준 기체의 질량 속도
② 공탑 기준액의 질량 속도
③ 공기의 밀도 상태 방정식에서
④ 액의 밀도
여기서 =공기 유량 ]
=액(물)의 유량 ]
⑤ dry column에서의 압력강하································(1)식에서
⑥ 기액 향류 흐름 column에서의 압력강하················(2)식에서
[그림 21·2 General arrangement of gas / liquid absorption cloumn. CEO.]
[그림 21·3 Circuit diagram]
6. 고찰 및 계산 (Observation & Calculation)
▶금일 실험은 기체와 액체, 액체와 액체 등 이상 사이의 물질이동을 능률적으로 하기 위해서 내부에 충전물을 채운 탑을 가지고 가장 체적화된 유체의 유속과 물질이동과의 관계를 알아보는 실험이었다. 이것은 용액에 가스를 흡수시키거나, 거꾸로 액속의 가스를 발산시키는 원리와 같다. 따라서 이상 사이의 접촉면적을 크게 하고 각 상의 흐름에 충분한 교란을 주어, 흡수증류흡착추출 등의 물질 이동을 효과적으로 행하게 하기 위해서는 충전물의 선택이 중요하며, 제조가 간단하고 값이 싸며 기체에 대한 저항이 적고 표면적이 크고 액으로 젖기 쉽고, 중량이 가볍고, 기계적 강도가 충분히 있는 내열성내식성이 뛰어난 충전물이 필요하다. 예전에는 코크스나 파쇄암석 등을 사용하였으며, 증류용에는 금속제 맥마흔 충전물 등도 있다. 하지만 막상 실험에 들어가서는 생각보다 압력강하에 의한 수치를 정확히 측정하기 힘들었으며 시간이 지남에 따라서 압력강하의 차이가 변해서 어느 시점에서 측정을 해야 하는지 가늠할 수가 없었다. 또한 기체의 유속의 양을 늘릴 때 즉, 일정단계(왕일점)에 이르게 되면 액체(물)가 흘러넘쳐서 더 이상 실험을 진행할 수가 없었다. 이것은 체적화된 물질이동의 범위를 벗어난 경우로서 실제 현장에서 이용할 때 충분히 참고할 만한 정보라고 생각되었다.
◈◈결과◈◈
(1) Dry packing에 대한 압력강하(△pd)
공탑 기준 기체의 질량 속도 =
= 1.2
C = 충진물 상수 [10 mm packing ring = 264]
▶U1 = 공기 유량 〔l／min〕
①= 20 l/min 일 때,
②= 60 l/min 일 때,
③= 120 l/min 일 때,
④= 160 l/min 일 때,
(2) 젖은 packing에서의 압력 강하
wet column 의 압력 강하
: 젖은 벽에서의 공기 유량 변화 시 수차 (cm)
①= 20 l/min 일 때,
②= 60 l/min 일 때,
③= 120 l/min 일 때,
④= 160 l/min 일 때,
(3) 기액 향류 흐름에서의 기체 압력 강하
공탑 기준 전체 단면 기준 액체의 질량 속도 ＝ gL [kg/m2sec]
= 액체의 밀도 [1000 kg/m3]
β = 충진물 상수 [10 mm packing ring = 0.084]
▶U2 = 물의 유량〔l／min〕
①=2.0/min 일 때,
gL
ⓐ= 20 l/min 일 때,
이론값 :
측정값 :
ⓑ= 120 l/min 일 때,
이론값 :
측정값 :
②=2.523 l/min 일 때,
gL
ⓐ= 100 l/min 일 때,
이론값 :
측정값 :
ⓑ= 140 l/min 일 때,
이론값 :
측정값 :
7. 문헌 (Reference)
1. Warren L. McCabe, Julian C. smith, peter Harriott : McGraw-Hill Korea 7TH Edition, \"Unit Operations of Chemical Engineering\"
2. McAdams, W.H : \"Heat Transmission\"
3. 이동춘: “유체역학” 4, 희중당, 1(1998)
서광수: “유체역학” 1, 문운당, 1(1997)

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충전탑,   충진탑,   dry column,   젖은 column