본문내용
6) 유동화의 장점과 단점
6-1) 장점
유동화의 기본적인 장점은 층을 통과하는 유체에 의해 고체를 격렬하게 교반할 수 있고, 발열량이나 흡열량이 큰 경우에도 실질적으로 층에 온도 구배가 생기지 않도록 하면서 고체를 혼합할 수 있다는 점이다. 고체의 운동이 격렬하면, 벽이나 층 안의 냉각관을 향한 열전달속도가 커진다. 또 고체의 유동성을 이용하여 고체를 한 용기에서 다른 용기로 쉽게 옮길 수도 있다.
6-2) 단점
기체-고체 유동화의 기본적 단점은 기체와 고체의 불균일한 접촉이다. 기체의 대부분은 기포의 형태로 층을 통과하며, 기체 둘레의 얇은 쉘(shell), 즉 기포구름에서만 소량의 고체가 직접 기체와 접촉한다. 또 다른 단점으로는 용기 내면의 침식과 고체의 마모로 인한 미세 고체의 손실 등을 들 수 있다. 이러한 문제는 설계를 적절히 함으러서 쉽게 해결할 수 있다.
7) 유동화장치 산업계에서 응용
분탄으로 합성가스를 제조하는 데 이용된 빙클러가스발생로 (1926)가 유동층의 공업적 응용의 시작이며, 이어서 경유를 분해하여 가솔린을 제조하는 유동접촉분해 (FCC법, 1942)에 이용되었다. 그 후 각종 기체-고체반응 외에 건조, 흡착, 열교환 등의 물리조작과 분체의 연속공급, 입자의 분리장치 등에 널리 이용되고 있다. 유체와 입자의 짧은 접촉시간을 보완하기 위해서 유동층을 겹쳐 쌓은 다단유동층도 개발되고 있고 현재는 일반적으로 유동층 대신에 라이저(riser) 또는 수송관 반응기(transport-line reactor)를 사용 하지만, 촉매 재생에는 여전히 유동층 반응기를 사용한다. 아크릴로니트릴의 합성과 같은 촉매 프로세스나 기체고체 반응에서는 유동화를 이용한다. 석탄의 유동층 연소도 관심의 대상인데, 이 방법을 사용하면 보일러 비용을 절감하고 오염물 방출을 줄일 수 있다. 광석의 배소(roasting), 미세 고체의 건조, 기체의 흡착등에서도 유동층이 이용된다.
3. 실험장치(Experimental Device)
유동층 반응기, 질소 실린더, 유량계, 모래(sand), 비이커, 저울(chemical balance) 등
4. 실험방법(Experimental method)
1) 실험 시료(모래)의 100g 무게를 측정한다.
2) 모래를 유동층 반응기에 넣는다.
3) 유량계로 질소 유량을 서서히 증가시킨다.
4) 최소 유동화 속도를 측정한다.
5. 참고문헌 (reference)
1) Warran L. McCabe, Julian C. Smith and Peter Harrison : \"Unit operations of
chemical engineering\", 7th ed., McGraw-Hill, 133-164 (2005)
2) 노윤찬, 서교택, 화학공학실험, 초판, 진영사, pp.53~58 (2002).
3) 김학준, 단위조작실험, 초판, 경남대학교 출판부, pp.131~137 (2001).
4) https://www.google.co.kr/search?q=Single-phase+induction+motor+experiment.
6-1) 장점
유동화의 기본적인 장점은 층을 통과하는 유체에 의해 고체를 격렬하게 교반할 수 있고, 발열량이나 흡열량이 큰 경우에도 실질적으로 층에 온도 구배가 생기지 않도록 하면서 고체를 혼합할 수 있다는 점이다. 고체의 운동이 격렬하면, 벽이나 층 안의 냉각관을 향한 열전달속도가 커진다. 또 고체의 유동성을 이용하여 고체를 한 용기에서 다른 용기로 쉽게 옮길 수도 있다.
6-2) 단점
기체-고체 유동화의 기본적 단점은 기체와 고체의 불균일한 접촉이다. 기체의 대부분은 기포의 형태로 층을 통과하며, 기체 둘레의 얇은 쉘(shell), 즉 기포구름에서만 소량의 고체가 직접 기체와 접촉한다. 또 다른 단점으로는 용기 내면의 침식과 고체의 마모로 인한 미세 고체의 손실 등을 들 수 있다. 이러한 문제는 설계를 적절히 함으러서 쉽게 해결할 수 있다.
7) 유동화장치 산업계에서 응용
분탄으로 합성가스를 제조하는 데 이용된 빙클러가스발생로 (1926)가 유동층의 공업적 응용의 시작이며, 이어서 경유를 분해하여 가솔린을 제조하는 유동접촉분해 (FCC법, 1942)에 이용되었다. 그 후 각종 기체-고체반응 외에 건조, 흡착, 열교환 등의 물리조작과 분체의 연속공급, 입자의 분리장치 등에 널리 이용되고 있다. 유체와 입자의 짧은 접촉시간을 보완하기 위해서 유동층을 겹쳐 쌓은 다단유동층도 개발되고 있고 현재는 일반적으로 유동층 대신에 라이저(riser) 또는 수송관 반응기(transport-line reactor)를 사용 하지만, 촉매 재생에는 여전히 유동층 반응기를 사용한다. 아크릴로니트릴의 합성과 같은 촉매 프로세스나 기체고체 반응에서는 유동화를 이용한다. 석탄의 유동층 연소도 관심의 대상인데, 이 방법을 사용하면 보일러 비용을 절감하고 오염물 방출을 줄일 수 있다. 광석의 배소(roasting), 미세 고체의 건조, 기체의 흡착등에서도 유동층이 이용된다.
3. 실험장치(Experimental Device)
유동층 반응기, 질소 실린더, 유량계, 모래(sand), 비이커, 저울(chemical balance) 등
4. 실험방법(Experimental method)
1) 실험 시료(모래)의 100g 무게를 측정한다.
2) 모래를 유동층 반응기에 넣는다.
3) 유량계로 질소 유량을 서서히 증가시킨다.
4) 최소 유동화 속도를 측정한다.
5. 참고문헌 (reference)
1) Warran L. McCabe, Julian C. Smith and Peter Harrison : \"Unit operations of
chemical engineering\", 7th ed., McGraw-Hill, 133-164 (2005)
2) 노윤찬, 서교택, 화학공학실험, 초판, 진영사, pp.53~58 (2002).
3) 김학준, 단위조작실험, 초판, 경남대학교 출판부, pp.131~137 (2001).
4) https://www.google.co.kr/search?q=Single-phase+induction+motor+experiment.
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