게시판 > 질답게시판 > 압력 변화에 따른 혼합물의 온도 변화

스테파노 Stefano

13-09-14 19:59

(1) 기체의 경우 압력을 팽창시키면 단열팽창에 의한 온도저하가 일어나고
(2) 액체의 경우 압력이 떨어지면 액의 상부에 채워져 있던 기상의 성분변화가 일어나면서 액의 일부가 증가하거나 응축하게 되므로써 온도도 변화하게 됩니다. 기상과 액상의 엔탈피를 합한 전체엔탈피가 동일하다고 보고 온도를 가정한다음 엔탈피 밸런스를 유지하는지 점검하는 방법으로 온도를 찾아낼 수 있을 것입니다.

테레프탈산 royalcamus

13-09-16 13:27

감사합니다 약간의 실마리를 얻은듯합니다. ㅋ
그런데 아직도 이해가 안갑니다 ㅠㅠ 전체 엔탈피라
쪼금만 상세하게 적어주십시오 ㅠ 화공을 잘 못해서 학습중입니다.
기상엔서의 엔탈피 증발열(kcal/mol)을 구한 후부터 어떻게 해야할까요?

테레프탈산 royalcamus

13-09-16 17:44

일단 전 화학공장 1년 6개월된 사원입니다. 아직 워낙에 애송이라 ㅋ
휴 하루종일 이거에 매달리고 있습니다. 방법이 없을까요?
다시 처음부터 보고 있습니다. 일단 기본적인 온도와 압력이 서서히 감소하는 data는 있습니다.
조성 각각의 증발열까지 일단 다 찾아놔습니다. 압력이 15에서 14로 떨어졌고 상평형 data도 찾아봤습니다.
궁금한건 1)기상의 엔탈피값은 어떻게 구하고 2)액상의 엔탈피값은 어떻게 구할수 있는지?
그리고 3)엔탈피 밸런스 식은 어떤식으로 맞춰나가야하는지 그리고 Vessel은 반응기 입니다.
Great 스테파노님 간절히 애원드립니다. ㅠㅠㅠㅠ

스테파노 Stefano

13-09-17 14:54

(1) 제대로 계산하려면 기상과 액상에 존재하는 전체의 물질수지와 기상과 액상의 엔탈피 밸런스를 구해야 하겠지만 기상에 존재하는 물질의 양은 액상에 존재하는 물질의 양에 비하여 아주 작다고 보고 온도와 조성으로부터 압력을 계산하는 방법으로 하면 될것입니다. 그러나 온도를 모르기 때문에 온도를 가정하고 압력을 계산해 보는 방법을 사용하는 것이 필요합니다. 기상과 액상에 각각 존재하는 각 물질의 양을 모를 경우라면 계산이 아주 복잡해 집니다.

(2) 계산방법 A
압력변화가 크지 않으면 액상의 몰농도의 변화가 없다고 보고 (즉 xai=xbi라고 가정)온도변화에 따른 증기압의 변화만 고려하여 온도추정

풀이순서
1) 온도 가정 tb
2) 각 성분의 증기압 pbi 조사 (pbi = vapor pressure of i component at temp. b); i=1,2,3; 1=초산, 2=물, 3=자일렌
3) 기상의 분압계산 Pi=xi*pbi ...xi = i 성분의 액상 몰분율 (온도변화에도 성분변와 없다고 가정한 값 적용)
4) 전체압력계산 P = ΣPi = Σ(xi*pbi)
5) 전체압력 P가 14K에서의 절대압과 같으면 tb 채택 아니면 1)로 복귀

(3) 계산방법 B
변화된 액상 성분을 알고 온도에 따른 증기압으로부터 전체압력을 계산하는 방법으로 온도추정
위의 (2)와 같은 방법이지만 3)단계에서 xi를 변화된 몰분율 적용해서 계산

(4) 계산방법C (정확한 계산방법)
(기상과 액상의 전체 물질수지를 맞춰야 할 경우, t1에서의 기상, 액상에 존재하는 전체 물질의 양=m을 알아야 계산 가능하고 각 성분의 평기-액 평형조건이 맞아야 되기 때문에 시행오차법이 복잡함)

시행오차법에 의해 계산할 경우 다음 조건들을 맞출 수 있어야 함
전체 몰수 m =mg + ml =(m11+m12)+(m21+m22)+(m31+m32) = 일정 ........(1)
mij=i성분(1=초산, 2=물, 3=자일렌)의 j상(1=기상, 2=액상)에서의 몰수

평형조건 (yi/xi)at temp b = pbi/P..............................................(2)
분압법칙 P = Σ Pi ...................................................................(3)
기상의 몰분율 yi =mi1/mg, 액상의 몰분율 xi=mi2/ml....................(4ab)
기상 몰분율 1=Σ yi , 액상 몰분율 액상 몰분율 1=Σ xi....................(5ab)
기상의 전체 몰수 (m11+m21+m31)=mg = P*V/RT ......................(6)
액상의 전체 몰수 (m12+m22+m32)=ml .....................................(7)

이 경우 온도가정 후에도 기-액 평형과 몰수지가 맞아야 되기 때문에 과정이 복잡합니다.
마지막 방법에 대해 누가 효과적인 계산순서를 알아봐 주세요.

(2) 계산방법 A
압력변화가 크지 않으면 액상의 몰농도의 변화가 없다고 보고 (즉 xai=xbi라고 가정)온도변화에 따른 증기압의 변화만 고려하여 온도추정

풀이순서
1) 온도 가정 tb
2) 각 성분의 증기압 pbi 조사  (pbi = vapor pressure of i component at temp. b); i=1,2,3; 1=초산, 2=물, 3=자일렌
3) 기상의 분압계산 Pi=xi*pbi  ...xi = i 성분의 액상 몰분율  (온도변화에도 성분변와 없다고 가정한 값 적용) 
4) 전체압력계산 P = ΣPi = Σ(xi*pbi)    
5) 전체압력 P가 14K에서의 절대압과 같으면 tb 채택 아니면 1)로 복귀

(3) 계산방법 B
변화된 액상 성분을 알고 온도에 따른 증기압으로부터 전체압력을 계산하는 방법으로 온도추정
위의 (2)와 같은 방법이지만 3)단계에서 xi를 변화된 몰분율 적용해서 계산

(4) 계산방법C (정확한 계산방법) 
(기상과 액상의 전체 물질수지를 맞춰야 할 경우,  t1에서의 기상, 액상에 존재하는 전체 물질의 양=m을 알아야 계산 가능하고 각 성분의 평기-액 평형조건이 맞아야 되기 때문에 시행오차법이 복잡함)

시행오차법에 의해 계산할 경우 다음 조건들을 맞출 수 있어야 함
전체 몰수 m =mg + ml =(m11+m12)+(m21+m22)+(m31+m32) = 일정 ........(1)
              mij=i성분(1=초산, 2=물, 3=자일렌)의 j상(1=기상, 2=액상)에서의 몰수

평형조건  (yi/xi)at temp b = pbi/P..............................................(2)
분압법칙  P = Σ Pi ...................................................................(3)
기상의 몰분율 yi =mi1/mg,  액상의 몰분율  xi=mi2/ml....................(4ab)
기상 몰분율 1=Σ yi ,  액상 몰분율 액상 몰분율 1=Σ xi....................(5ab) 
기상의 전체 몰수 (m11+m21+m31)=mg = P*V/RT ......................(6)
액상의 전체 몰수 (m12+m22+m32)=ml  .....................................(7)

이 경우 온도가정 후에도 기-액 평형과 몰수지가 맞아야 되기 때문에 과정이 복잡합니다.  
마지막 방법에 대해 누가 효과적인 계산순서를 알아봐 주세요.