[2019 A+ 인하대 화학공학실험] 기체 확산 및 흡수 예비보고서 화공실 예보

소개글

화공실 모든 실험에서 퀴즈로 인한 감점을 포함하여, 70점 중반 혹은 70점 후반이었습니다. (80점 만점)

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법
4. 참고문헌

본문내용

* 기체확산 실험

1.실험 목적
기체 확산 장치를 이용하여 일정한 온도에서 아세톤을 확산시키며, 실험 시작 시간에 따른 액체 level을 측정한다. 실험 후 Fick’s 1st law을 이용하여 아세톤의 확산도를 계산한다. 이 실험을 통해 물질전달에서 배우는 기체의 확산 원리와 확산 속도식을 이해하고 직접 적용해 볼 수 있다. 아세톤의 높이 변화를 통해 확산계수를 계산하고 이론 확산계수와 비교해볼 수 있다.

2.실험 이론
①Fick’s 1st law
경계면에 수직한 방향으로의 확산에 대한 정량적 관계를 설명하며, 어느 지점에서의 농도가 시간에 따라 변하지 않는 정상상태의 확산에 대한 법칙이다. Binary system에서 설명을 해 보겠다. 확산되는 물질이 닿는 면을 z=0이라고 하고, z축 방향으로 확산된다고 하자. 처음에는 농도-거리 그래프를 그렸을 때 아래로 볼록하면서 감소하는 그래프가 형성된다. 시간이 흘러 정상상태가 되면 직선으로 감소하는 형태의 그래프가 형성된다. 따라서 다음과 같은 식이 성립한다.
JA,x=성분 A의 mole flux (mol/m2 h)
ρM=몰밀도 (mol/m3)
DAB=확산계수, 물질의 고유한 특성 (m2/h)
xA=A의 몰수/A의 몰수+B의 몰수
CA=A의 몰농도 (mol/m3)
이 식은 전체혼합물이 정지면에 대해 정지된 상태인가 움직이는 상태인가에 관계없이 적용된다. 이를 3차원으로 풀면 다음과 같다.

참고 자료

미상, 『공업화학.화학공학 실험교재』, 인하대학교 화학공학과, 2019, p106~113.
임굉, 임재석, 『화학공학의 단위조작』, 내하출판사, 2009, p397~422.