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에너지의 형태는 총 3가지가 존재한다. 에너지=내부에너지+위치에너지+운동에너지 E=U+Ek+Ep 사실 이 세상에 존재하는 모든 에너지는 운동에너지와 위치에너지이다. 내부에너지는 내부 분자의 운동+위치에너지이다. 또한 엔탈피 H라고 하는 유용한 상태량을 정의할 수 있다. H=U+PV 내부에너지와 엔탈피는 압력P, 온도T, 상 Φ , 조성xi의 함수이다. 주어진 P, T, Φ, x에 대해 U^, H^ 값을 어떻게 구하는 지 알아볼 것이다. 1) U^, H^ 값을 구하기 위한 표와 그래프의 사용 먼저 물과 같은 순수 화합물이 있는데, 이러한 순수 화합물의 경우Φ=액체 or 고체, x=1이고 P,T에 따라 U^와 H^ 값이 달라진다. 이러한 경우 자료를 조사하여 표로 만들어 놓은 게 있다. 이것이 증기표이다. ..

챕터 1: 화학공학이란 무엇인가? 화학제품을 만드는 것이 화학공학자가 하는 일이며 이는 화학공정의 설계를 통해 이루어진다. 제품마다 공정은 천차만별이지만 모든 공정에는 기본이 되는 3공정이 존재한다. 원료의 조제-반응-분리 및 정제 이처럼 각종 화학공정을 바라보면 공통점이 존재하게 된다. 예를 들어 반응 및 분리, 수송, 열교환과 같은 조작이 존재한다. 따라서 이러한 공통적인 조작을 공부하여 체계화시키면 어떤 공정의 설계문제가 주어지든 이를 해석하고 풀어나갈 수 있을 것이다. 이를 단위조작이라고 부른다. 따라서 화학공학은 단위조작의 학문이다. 단위조작을 통해 공정을 설계하고 평가하여 최적의 공정도를 만들어내는 학문=화학공학 화학공학의 체계는 다음과 같다. 체계-과목 순서 1)물질수지와 에너지 수지-화공계..

분리기술은 크게 세가지로 나뉜다:기계적, 속도 기초, 평형 기초 분리 기계적 분리: 두 상으로 이루어진 혼합물을 분리하는 기법 속도 기초:분리될 성분의 이동속도 차이에 의한 기법 평형 기초 분리:단일상 혼합물일 때, 상을 2개로 분리(에너지 or 분리제 도입) 모든 분리의 기초는 물성의 차이이다. 분리기술의 선택을 위한 간편추론법 1.원료가 두 상으로 이루어지면 기계적인 분리 2.원료가 단일 상이면 평형 기초 분리 3.고순도 소량 생산-속도기초 분리 4.평형기초분리를 하기로 택했다면 끓,녹,용매에서 용해도,고체표면에서 결합성의 차이를 순서대로 조사하라. 5.가능한 한 대기 조건에 가까운 환경에서 조업하기를 권장한다. 6.이물질 첨가 X, 만약 첨가했다면 즉시 분리 7.극소량을 회수하는 경우, 투입량보다는..

4장:반응기 흐름도 작성과 반응기 공정 조건들의 선택 화학반응 선택을 위한 발견적 학습법 1.생성물 내에 반응물 원자들이 많이 포함되도록 한다. 2.위험도가 적은 것을 택한다. 3.원료는 고순도로 택한다. 4.반응단계를 짧은 것으로 정한다. 5.가능하면 촉매를 써라 6.요구되는 온도와 압력이 상온과 같은게 좋다. 반응기 설계 변수 P, T, V, 체류시간, 반응물 공급비, 반응기의 종류, 촉매 반응기 흐름 조성과 시스템 성능 규격 이론적으로는 반응기는 부반응이 없고 100%전환된다. 그러나 실제로는 부반응이 생기며, 전환이 100%되지 않는다. 왼쪽과 오른쪽의 자유도를 비교해보자. 이론적인 반응기는 규정이 되지만 실제 반응기는 아직 모르는 변수가 많다. 이는 선택도, 전화율, 수율을 규정지어 DOF값을 ..

화학공정계산은 Felder의 책이 유명하지만 내용적으로 보았을 때, 개인적으로 murphy의 책을 추천한다. murphy의 책은 고학년에 배우는 내용까지도 담고 있어 여러번 보기 좋은 느낌이다. 1장: 유용한 생산물을 만들기 위한 자원의 전환 모든 책의 서장이 그러하듯 별 내용은 없다. 화학반응 계수 맞추기: 쉽다. 원자경제성: 반응물의 질량대비 생성물의 질량 공정경제성: 생성물의 가격-반응물의 가격 2장:공정 흐름- 변수, 공정도, 수지식, 규격, 자유도, 간편추론법, 근사 이 장에서는 공정변수, 공정흐름도, 물질 수지식, basis, stream composition specification, system performance specification, Degree of freedom에 대해 알아본다..

증류란 서로간의 휘발성 차이(상대 휘발도 - relative volatility)를 이용해 혼합물을 분리하는 것을 의미한다. 물과 유기용매가 섞여있을 때, 가열하여 물은 끓지 않으면서 유기용매는 끓는 온도를 설정한 후 기체만을 포집하면 그 기체에는 유기용매가 많이 섞여있을 것이다. (끓는 점이 아니라도 물 역시 증발한다는 점에 유의) 1.기액평형도 증류의 이론적 기초가 되는 것은 기액평형이다. 이번 스터디에서는 벤젠과 톨루엔의 혼합물을 통해 증류에 대해 알아본다. 대기압이 1기압일 때, 벤젠의 끓는점은 80.1C, 톨루엔의 끓는 점은 110.6C이다. 여기서 알 수 있는 것은, 벤젠의 경우 기체가 되기 쉽고 톨루엔은 상대적으로 액체가 되기 쉽다는 것이다. 잠시 관점을 전환하여 온도가 아닌 압력의 관점에서..

공기에 오염물이 섞여있을 때, 이를 액체에 통과시켜 오염물을 제거하는 것이 흡착 분리이다. 이번 챕터에서는 공기에 벤젠(오염물)이 섞여 있을 때, 이를 오일에 통과시켜 분리하는 예제를 통해 흡수에 의한 분리를 알아본다. ex) 100kg/min 의 공기에 1kg/min의 벤젠이 섞인 물질이 오일층을 통과한다. 이때 오일 중 벤젠의 평형 농도는 1kg 벤젠/100kg 오일이다. 그림은 다음과 같다. 먼저 다음과 같은 그림을 그린다. y축은 공기중 벤젠의 비율, x축은 오일 중 벤젠의 비율이다. 맨 처음 조건에서는 공기중에 벤젠이 존재하고 오일에는 벤젠이 없을 것이다. 이때, 질량보존 법칙에 의해 다음 식이 성립한다. 맨 마지막 식이 의미하는 것은 평형선에서 점과 시작점에서 점 사이의 기울기는 오일과 공기의..

화학공정의 기본이 되는 3가지 공정은 원료의 조제-반응-분리 및 정제이다. 반응 공학은 이 중 반응에 대해 알아보는 학문이다. CH1:몰 수지와 설계방정식 임의의 화학종 j에 대한 반응기에서의 몰 수지식은 다음과 같다. 몰 수지식이란 어떤 특정 j라는 물질이 반응기에 들어오고 나가고 반응하여 최종적으로 축적되는 양을 나타낸 수지식이다.  이를 4가지 유형의 반응기(BR,CSTR,PFR,PBR)에 적용 시 다음과 같다. 만약 반응기 각각이 궁금하다면?? 접은글더보기1. 배치 반응기 (BR, Batch Reactor)특징:일회성 공정: 반응물이 반응기에 투입되고, 반응이 완료될 때까지 봉쇄된 상태에서 반응이 진행됩니다. 반응이 완료되면 제품을 꺼내고, 다음 공정을 준비합니다.시간 의존성: 반응이 시간에 따라..

챕터2: 유체역학 유체의 거동은 프로세스 공학에서 일반적으로 중요하며 단위조작의 기본 분야 중 하나이다. 유체를 잘 알아야 관과 펌프와 같은 프로세스 장치에서 유체 이동에 관한 문제를 제대로 다루고, 열흐름, 확산 및 물질 전달에 기초한 분리 조작을 공부할 수 있다. 유체의 거동을 다루는 분야는 유체역학이다. 유체+응력을 받는 고체까지 다루는 넓은 분야는 연속체역학이라 한다. 단위조작에서 필요한 것은 유체역학 중 전단응력이 존재하지 않는 평형 상태의 유체를 다루는 유체정역학과 일부가 상대적으로 움직이는 유체를 다루는 유체동역학의 두 분야로 유체역학을 나눈다. 섹션2는 9장까지 구성되어있는데, 각각은 다음과 같다. 2장:유체 정역학과 기본 응용 3장:유체 흐름에서 나타나는 중요 현상 검토 4장:유체 흐름의..

화학공학자는 화학 물품을 제조하는 공정을 설계한다. 어떤 주제이든 다음 두 가지 사실에 기초하면 대부분의 프로세스(공정)을 실용적으로 설계할 수 있다. 1)개별 프로세스는 무수하지만, 그들은 기본 구성 단계인 단위조작으로 분할할 수 있다. 2)프로세스가 다르더라도 각 단위조작은 기법이 공통적이며 과학적 기초 원리가 동일하다. 대부분의 프로세스에서는 고체나 유체를 수송하고, 열이나 에너지를 전달하며 건조, 분쇄, 증류, 증발 등의 조작이 수행된다. 산업에 관계없이 프로세스에 이러한 조작이 응용되므로, 이들을 체계화하면 모든 프로세스를 간편하게 다룰 수 있다는 것이 단위조작의 기본 개념이다. 프로세스 중에서 화학적인 부분은 반응속도론이나 반응공학에서 다룬다. 반응물의 준비. 생성물의 분리 및 정제, 미반응물..