[실험레포트] RTD(Residence time distribution) 실험 예비레포트

소개글

"[실험레포트] RTD(Residence time distribution) 실험 예비레포트"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험목적

2. 이론
1) RTD(residence time distribution)
2) RTD의 측정
3) RTD 1차/2차 모멘트
4) 이상적인 CSTR 반응기의 출구농도
5) 실제 반응기의 비이상성

3. 실험기구 및 시약

4. 실험방법

본문내용

1.실험목적
반응기 입류에 추적자를 투입한 뒤 입출류 추적자의 농도변화를 관찰하여 체류시간분포(RTD)를 알아낸다. 이를 이상적인 CSTR과 비교하여 비이상성을 분석해보고, 반응기의 혼합효과 및 특성에 대해 알아본다.

2.이론
1) RTD(residence time distribution)
이상적인 PFR(plug-flow reactor)에서는 반응기를 떠나는 모든 원자가 정확히 같은 시간동 안 반응기 내부에 머물게 된다. 비슷하게, 이상적인 batch reactor에서도 반응기내의 모든 원자는 동일한 시간동안 체류하게 된다. 이렇게 반응기 내에 원자가 머문 시간을 RT(residence time)이라 한다. 위의 두 반응기는 원자들이 내부에서 동일한 체류시간을 갖는 다. 다른 종류의 경우 주입되는 다양한 원자들은 각각 다른 체류시간을 갖는데, 이는 체류시 간분포(residence time distribution)를 가진다는 것을 의미한다.
예를 들어 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)의 경우, 주어진 시간에 CSTR로 공급 되는 물질은 기존에 반응기내에 있던 물질과 완전한 혼합이 이루어진다. 다시 말해서, 반응기 로부터 물질은 계속 나가기 때문에 CSTR에 들어온 원자 중 일부는 바로 반응기를 나가게 되 거나, 혹은 오랜 시간 체류하게 된다. 물론 대다수의 원자들은 평균체류시간 부근의 값을 가 지고 반응기를 탈출한다.
반응기의 체류시간분포는 화학 반응기 내부에서 일어나는 혼합 특성을 나타낸다. 반응기 유 형에 따라 체류시간분포가 다르게 나타나지만, 반드시 고유한 값들을 보여주는 것은 아니다. 서로 다른 유형의 반응기 간에도 동일한 체류시간분포를 나타낼 수도 있다.

2) RTD의 측정
RTD는 추적자(tracer)라고 하는 불활성 화학물질, 분자 또는 원자를 반응기에 주입한 다음 출류에서 추적자의 농도를 측정하여 시간에 관한 함수로써 나타낼 수 있다.

참고 자료

Fogler, H. Scott, “Elements of Chemical Reaction Engineering(4th)”, Prentice Hall(2005)
Erwin Kreyszig, “Advanced Engineering Mathematics(10th)”, Wiley(2011)