RTD 실험 레포트

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목차

Ⅰ.실험목적

Ⅱ.Theory
1. RTD(Residence Time Distribution)
2. 반응기의 종류
3. Tracer
4. 지연 공정
5. 최소자승법

Ⅲ.실험방법

Ⅳ. Data & Result

본문내용

Ⅰ.실험목적
반응기의 입구에 tracer(추적자)를 투입한 후 배출구에서 시간에 따른 tracer의 통도 변화를 관찰하여 반응기 내에서는 tracer의 체류시간 분포를 (Residence Time Distribution, RTD) 얻고, 이를 통해 해당 반응기의 혼합(mixing) 효과를 기대한다. RTD는 공정에 어떠한 입력이 가해졌을 때, 곧바로 응답이 나타나지 않고 긴 시간을 통해 응답이 지연되어 나타나는 특성인 동특성(Dynamics)의 한 형태로 이는 시간에 대한 미분 방정식으로 표현되며, 선형 공정에서는 Laplace 변환을 이용해 선형 미분 방정식으로 쉽게 다룰 수 있다. 일반적으로 CSTR의 경우 반응기의 동특성을 나타낸 전달함수가 어떤 지연 공정을 갖느냐에 따라 그 반응기의 특성을 나타낼 수 있으며, 이 실험에서는 실험적으로 CSTR의 체류시간 분포를 측정하고, 반응기의 특성을 이해해본다.

Ⅱ.Theory
1. RTD(Residence Time Distribution)
RTD는 원자들이 반응기 내에서 보낸 시간을 반응기 내 원자들의 체류시간이라고 한다. PFR에서 반응기를 떠나는 요소의 모든 물질은 정확히 같은 시간 동안 반응기 내에 존재하고 CSTR에서 반응기내의 모든 원자는 동일한 시간 동안 반응기 내에 존재한다. 반응기 내의 모든 원자가 동일한 체류시간을 갖는 반응기로서는 이상 PFR과 이상 CSTR 뿐이다. 임의의 시간에 CSTR에 도입되는 원료는 이미 반응기 내에 존재하는 물질과 완전히 혼합된다. 이는, 반응기로부터 물질이 연속적으로 제거되고 있기 때문에, CSTR에 도입된 원자들 중에서 CSTR을 거의 순간적으로 떠나는 것도 있다는 것을 의미한다. 반응기 내의 모든 물질이 동시에 제거되지는 않으므로, 반응기 내에서 거의 영원히 머무는 원자들도 있다. 물론 대부분의 원자들은 평균체류시간 정도의 시간이 지난 후에 반응기를 떠난다. 임의의 반응기에서, 체류시간분포는 반응기의 성능에 현저하게 영향을 미칠 수 있다.

참고 자료

H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering 2/e, Prentice-Hall, Inc, 1994, Chap. 13-14
Octave Levenspiel, Chemical Reaction Engineering 3/e, John Wiley & Sons, 1998. Chapter 5-6
M. JAFARI and J. S. SOLTAN MOHAMMADZADEH
Trans IChemE, Part A, Chemical Engineering Research and Design, 2005, 83(A5): 452–459