생각하는 공대생

회분 반응기(batch process)에서의 0차 반응식 정용회분 반응기(constant-volume batch reactor)에서는 반응 혼합물의 부피가 변하지 않는 경우를 다룬다. 즉 정밀도 반응계이기도 하다. 0차 반응은 반응속도가 물질의 농도에 영향을 받지 않는 경우이다. 이때 CA가 음수값이 될 수 없다는 것에 유의해야한다.정리해주면 대체로 0차 반응은 농도가 고동도일때 주로 일어난다. 농도가 낮아지면 반응은 점차 농도에 의존하게 되고 이 경우에 반응 차수가 증가하게 된다.

정용회분 반응기에서의 2차 반응 정용회분 반응기(constant-volume batch reactor)에서는 반응 혼합물의 부피가 변하지 않는 경우를 다룬다. 즉 정밀도 반응계이기도 하다. 비가역 2분자형 2차반응(irreversible bimolacular-type second-order reaction)은 다음과 같다. 이러한 반응에서는 반응 속도식이 다음과 같이 표현된다. 반응식에 의하면 일정시간 t에서 반응한 A와 B의 양이 같으며 이는 CA0XA로 표현된다. 를 위 식에 대입해준다. 여기서 편의성을 위해 초기 반응물의 비율을 M=CB0/CA0이라고 두자. 다시 M을 대입하여 정리해주면 가 된다. 마찬가지로 이제 변수분리 한 후 적분해주면 이 되고 부분분수 활용해서 잘 정리해주면 위와 같이 다양한..

정용회분 반응기에서의 1차반응 정용회분 반응기(constant-volume batch reactor)에서는 반응 혼합물의 부피가 변하지 않는 경우를 다룬다. 즉 정밀도 반응계이기도 하다. 비가역 단분자형 1차반응 (irreversible unimolecular-type first-order reaction)은 다음과 같다. 이 반응이 1차 반응 속도식을 따른다고 가정하면 이 때 위 식을 변수 분리하고 적분하여준다. 따라서 다음과 같은 식을 얻을 수 있다. 이를 전환율에 관한 식으로도 바꿀 수 있다. 이므로 양변을 t에 대하여 미분해주면 따라서 마찬가지로 변수 분리하고 적분해주면 최종적으로 다음식이 얻어진다. -ln(CA/CA0)나 -ln(1-XA)를 t에 대해서 plot하면 이런 형태를 만족하는 반응은 ..

공정의 분류(Process Classification) 화학공학에서 공정은 크게 세가지 형태로 분류된다. 1. 회분식 (Batch process) 회분 공정이란 공정초기에만 반응물을 유입시키고, 반응기를 차단하여 유입이나 배출이 없는 상태로 일정시간 반응시킨 후 생성물을 빼내는 공정을 말한다. 즉, 반응이 끝날때까지 외부와의 물질교환은 일어나지 않는다. 비교적 소량생산에 주로 사용된다. 2. 연속공정 (Continuous process) 연속 공정이란 유입물과 배출물이 공정반응중에 연속적으로 흐르는 공정을 말한다. 비교적 대량생산시에 사용되며 가능한 정상상태(steady state)에 가깝게 유지된다. 3. 반회분식공정 (Semibatch process) 유입물만을 연속적으로 주입시키거나, 반응물만을 연..

연습문제 1 원통형 모양의 반응기 내부에서 액화산소와 액화수소의 반응이 진행되고 있다. 반응기는 직경이 50 cm이고 길이는 100 cm이다. 이때 반응기는 연소공정에 의해 생성되는 배기가스를 180 kg/s의 속도로 배출하고 있다. 연소가 완료된 경우 수소와 산소의 반응속도를 구하시오. 풀이 반응유체의 부피기준으로 구하면 된다. 즉 다음 값을 구하자. 우선 반응기의 부피 V는 이다. 수소와 산소의 화학반응식은 이므로 생성물의 몰수는 다음과 같다. 화학반응식에서 반응 몰수비가 2 : 1 : 2 이므로사용된 수소와 산소의 몰수를 알 수 있다. 이를 반응속도 정의에 따라 대입하면 중간에 - 부호가 사라진것은 반응물은 소비되는것이 기준이기 때문이다. 연습문제 2 몸무게가 80kg인 성인 남성은 매일 8000 ..

반응 속도(Reaction Rate)의 정의 반응 속도란 말 그대로 화학반응에서 반응이 일어나는 속도를 의미한다.어떤 반응은 매우 빠르게 일어나는 반면 다른 반응들은 느리거나 매우 천천히 일어난다.예를 들어 polyethylene의 생산이나 연소반응 또는 원유로 부터 가솔린을 추출하는 반응은 수초내로 반응이 일어나는 반면 폐수처리 정화 반응은 수일에 걸쳐 일어난다. 따라서 반응을 이해하고 이에따라 반응기를 설계하는 것이 매우 중요하다. 반응 속도의 기호는 보통 r로 나타낸다.반응물 A에 대하여 일반적으로 많이 사용하는 정의는 단위 부피 기준으로 단위 시간당 반응하는 A의 몰수이며식으로 나타내면 다음과 같다. 이 경우 단위는 여기서 rA는 A가 생성되는 속도인데A가 반응물이므로 실제로는 A가 소모되고 있다..

반응 전환율(Fractional Conversion) 반응 전환율(Fractional Conversion)이란어떤 반응물(A)가 어떠한 반응을 통해서 다른 물질로 전환되는 분율 또는 A가 반응한 분율을 의미한다. 이를 간단하게 전환율(conversion)이라고도 하며 기호 XA로 나타낸다. 부피가 V인 반응기 내부에서 반응이 진행된다고 생각하자.만약 NA0가 시간 t =0에서 반응기 내부에 있는 A의 초기 몰수이고 NA가 특정 시간 t에서 존재하는 A의 몰수라면 A의 전환율은 다음과 같이 계산된다. XA = (반응한 A의 몰수)/(초기에 공급된 A의 총 몰수) 이 수치는 위와 같은 범위값을 가진다. 반응이 전혀 일어나지 않은 경우 0 모든 반응물이 완전히 반응하였다면 1 이때 부피당 A의 농도를 CA라고..