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4장에서 우리는 반응기의 설계식과 속도법칙, 화학양론관계를 결합하여 임의의 등온 반응계 크기를 결정하는 알고리즘을 배웠다. 그러나 여기에는 가정이 존재하는데, 바로 속도식이 주어져야 한다는 점이다.  한 가지 희망적인 것은 대부분의 화학공정에서 사용하는 반응들은 이미 반응 속도식이 문헌이나 실험을 통해 잘 정립되어 있는 경우가 많다는 것이다. 특히 산업에서 사용하는 공정에서는 상업적으로 중요한 반응(예: 암모니아 합성, 석유 정제 등)의 속도식이 이미 구해져 있어, 이를 기반으로 공정을 설계한다. 다음이 아니고서야 우리가 이 속도자료를 분석하거나 수집할 일은 적다고 볼 수 있다. 연구소나 R&D 부서: 새로운 촉매나 반응 경로를 연구하는 곳에서는 직접 반응 속도를 측정하고 속도식을 구할 일이 많습니다.신..

공정설계는 화학공학자에게 공학 직업상 누릴 수 있는 최고의 창조 활동을 제공한다. 공정 설계에 있어서 화학공학자는 새롭거나 개조된 공정도를 만들어내는 도전에 직면한다. 의심할 바 없이 공정설계는 일사천리거나 틀에 박힌 작업이 아니다. 더 수익성 있고 더 잘 제어되며 조업상 안전하고 환경적으로 건전한 완전히 새로운 공정에 대한 혁신적 접근이나 기존 공정에 대한 개조를 가져온다. 이 장에서는 앞서 표1-1에서 개요를 보인 화학 및 생물화학 공정의 설계와 개조에 적용될 몇 가지 주요단계를 더 상세히 검토할 것이다.(이 표 1-1은 밑에 참고로 해놓겠음). 많은 이런 단계들은 기본 공정설계 개발과 함께 요약되어 강조될 것이다. 설계에서는 공정설계와 경제적 고려사항에 관련된 화학산업에서 자주 부딪치는 실제적 형태..

저번시간 요약----------------------------서론더보기4장에서 다루는 주제와 목적은 주로 등온 조건에서의 반응기 설계와 각 반응기의 성능을 평가하는 방법을 이해하는 것이다. 이 장이 어려운 이유는 수식이 많이 등장하고, 각 반응기의 특성과 수학적인 모델링을 바탕으로 전환율과 부피를 계산해야 하기 때문이다. 특히 -미분 방정식을 통한 해석.-반응기 간의 성능 비교와 다양한 설계 조건을 고려-각 반응기의 특징과 수학적인 관계를 동시에 이해하는 것이 필요하다. 등온 반응기 설계는 화학공정 설계에서 매우 중요한 부분이다. 이 부분은 처음에 어려울 수 있지만, 이후 반응기의 열역학적 설계나 비등온 반응기 설계 등 복잡한 개념들을 다루기 위한 기초 지식이 되기 때문에 반드시 이해해야 한다! 특히,..

화공의 기본 뼈대가 되는 것이 화공양론으로, 화공양론을 마스터하면 화공의 50%는 배웠다고 보면 된다. 1) 차원(dimension) 과 단위차원이라고 하면 측정되는 값의 특성을 나타내는 것이다. 차원에는 길이, 시간, 질량, 온도 등등이 있고 기호로 L,t,m,T 등으로 나타낼 수 있다. 어떤 값을 측정했을 때, 차원이 같으면 비교가 가능하지만 차원이 다르면 비교할 수 없다. 단위는 차원을 나타내는 수단으로 기본단위인 m,s, kg, K등이 있고 이들을 연산하여 유도단위를 만들 수 있다. 2) 단위환산단위에서 가장 중요한 것은 환산이다. 세상에는 많은 단위계가 존재하므로, 어떤 단위를 다른 단위로 바꿔야 할 수 있다.이때 환산하는 방법은 환산인자를 곱하는 것이다. 다음은 단위 환산의 예시이다. **단위..

저번시간 요약:화학공정 조작에서 유체는 주로 파이프를 통해 운반되는데, 파이프 내에서 점성 작용으로 인해 마찰이 발생하여 일이 열로 소실될 수 있다. 이러한 마찰은 펌프로 압력을 높이거나 중력장 내에서 높은 곳에서 낮은 곳으로 낙하시킴으로써 줄일 수 있다. 두 경우 모두 주어진 구동력(펌프 또는 중력장)하에서 유속 및 속도를 아는 것이 필요하다.  1. 먼저 펌프로 압력을 높여서 마찰을 극복하는 경우를 살펴보자.수평인 파이프라 중력 효과를 배제할 수 있다.이때, 실험을 통해 압력차는 길이에 정비례한다는 것이 밝혀졌다. 따라서 부피 유속에 따른 단위 길이 당 압력차를 그래프로 나타내면 3가지 영역이 발생한다. 1)유속이 낮은 영역에서, 유속이 빨라지면 압력차도 비례하여 발생한다.2)중간 영역 유속은 예측하..

유체는 기체, 액체를 일컫는 말이다. 이때 점도가 일정한 유체를 뉴턴성 유체라고 하며 일반적으로 대부분의 유체는 뉴턴성 유체이다. 유체의 한 가지 특징은 압력이다. 물에 깊게 잠수할 수록 압력이 증가하는 데서 알 수 있듯이, 유체는 위치에 따라 압력이 달라지는 특성을 가지고 있다. 액체의 경우 특정 지점에서 압력은 다음과 같음이 알려져있다. 그러나 액체가 아닌 기체의 경우에는, 고도 변화가 클 때 밀도가 일정하지 않으므로 다음 식을 쓰곤 한다. 어쨋든 압력이라는 특징이 있는 것이 중요하므로, 굳이 신경 쓸 것은 없다. 유체에 관한 연구는 대부분 보존의 법칙에 근거한다. 여기서 보존의 법칙이란 질량, 에너지, 운동량 보존법칙을 의미한다. 유체역학에서 가장 많이 다루는 경우는 유체가 일정한 파이프를 지나는 ..

앞 장에서 반응기의 부피 선정과 특정 반응에 적절한 반응기, 그리고 각 반응기의 목표를 미약하게나마 정리해보았다. 1.반응기 종류2.촉매3.부피4.조업 조건(P,T)5.상6.원료 조건(농도, 온도, 압력) 그러나 아직 반응기의 조건인 온도, 압력, 상, 농도, 촉매 등 다양한 조건들에 대한 규정이 되지 않았다. 이번 챕터에서는 이러한 나머지 조건을 규정하도록 한다. 3.1:반응평형  특정 온도와 압력에서 전화율과 최종 생성물의 분율 계산하기 예제더보기예제 풀이: 암모니아 반응이 1bar, 300K에서 일어날 때 a)평형상수, b)수소의 평형 전환율, c)평형상태에서 생산물 농도 분율을 계산하여라. 다음 표는 300도에서 깁스에너지 표이다.a)평형상수평형상수는 농도분율이다. 그러나 아직 여기서는 농도를 알..

공정 설계가 반응기로부터 시작되므로 반응기의 선정은 매우 중요하다. 먼저 반응기의 다음 인자들에 대한 결정이 이루어져야 한다. 1.반응기 종류 2.촉매 3.부피 4.조업 조건(P,T) 5.상 6.원료 조건(농도, 온도, 압력) 먼저 몇 가지 기초적인 개념을 학습하자. 여기서는 산발적으로 개념을 던지는 단계이다. 2.1:반응경로 어떤 생산물을 만드는 경로는 여러 개가 존재할 수 있다. 이를 반응 경로라고 하며 가격, 환경 등의 요소를 고려하여 반응경로를 먼저 선정해야 한다. 2.2:반응 시스템의 종류 반응을 체계화 해보자. 반응은 총 5가지로 분류할 수 있다. 단일 반응, 병렬 반응, 직렬반응, 병직렬반응, 중합반응 2.3:반응기의 성능 반응기의 성능을 나타내는 척도는 세가지가 있다. 2.4:반응속도: 우..

-실린더 내에서 피스톤의 움직임에 의해 발생하는 기체의 압축 또는 팽창에 의한 일을 구하는 식 dw=-pdv는 아무런 쓸모가 X -그러나 가역조건에서는 적분으로 계산이 가능하다. 이는 실제로는 불가능하지만, 가역조건을 가정하여 계산 후 효율을 곱하는 것으로 근사값을 추정한다.

4장:반응기5장:분리기6장:엔탈피 계산