2019 인하대 화공실 A+기체확산 및 흡수 예비보고서

목차

I. 기체확산 실험
1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법
4. 참고문헌

II. 기체흡수 실험
1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
확산은 대게 농도 기울기에 의해 일어나게 되며 확산 성분의 농도구배를 유지하게 되면 정상상태가 된다. 본 실험에서는 용매의 확산속도를 측정하고 확산도를 계산함으로써 기체 확산의 원리를 이해할 수 있다.

2. 실험 이론
1) Fick’s 1st law
전체 유체는 흐르지 않고 정지되어 있는 상태에서 분자의 확산을 생각해 보면 분자의 확산은 농도차에 의해서 이루어진다. 두 물질 A, B의 일반적인 Fick의 법칙은 다음과 같다.
2) 기체 확산
확산은 혼합물의 각 성분이 농도 기울기의 영향을 받아 이동하는 것을 말한다. 각 성분들은 농도 기울기가 없어지는 방향으로 이동하게 되며 시간에 따른 농도변화가 일정한 경우를 정상상태 확산이라 하는데 확산이론에서는 이러한 정상상태를 가정으로 한다. 정상 상태 확산의 예로는 충전탑에서 기체 중에 혼합된 암모니아를 물에 흡수시켜 제거하는 경우가 있다. 반대로 시간에 따라 농도 기울기가 영향을 받는 상태를 비정상 상태 확산이라고 말하고 이의 예로는 침출이나 흡착공정이 있으며 농도기울기가 일정하지 않는다는 특징을 가진다. 확산의 보편적인 원인이 농도 기울기이기는 하지만 이외에도 외력장에 의해 확산이 일어나는 강제 확산과 다른 조성의 유체가 섞이는 경우에 난류의 에디 운동 특성에 기인한 에디 확산이 있다.
3) Chapman-Enskog equation
확산도를 구하는 가장 정확한 방법은 실험을 통해 직접 측정하는 것이지만 원하는 값이 없는 경우 관련식을 이용하여 확산도를 계산해야 하는 데 Chapman-Enskog equation은 기체의 확산도를 계산하는데 사용되는 일반적인 식이다. 기체의 확산도 예측식을 바탕으로 기체A가 기체B로 확산될 때 기체간의 상호작용 힘을 반영한 Lennard-Jones 포텐셜을 이용해 온도, 분자량, 압력, 유효 충돌 지름, 충돌적분을 적용시켜 도출한 기체의 확산도를 Chapman-Enskog 식이라 한다.

참고 자료

단위조작/ Warren L. McCabe/ McGraw-Hill/ 2017/ 441-449p
화공단위조작/ 서명교 외 3인/ 대웅/ 1997/ 678p
단위조작/ Warren L. McCabe/ McGraw-Hill/ 2017/ 485,546,547,566p
단위조작/ 김승재 외 2인/ 동화출판/ 1996/ 267-269p