게시판 > 질답게시판 > 화학공학을 배우는 대학생입니다. CSTR반응기의 지름과 높이를 결정하는 방법을 알고 싶습니다.

스테파노 Stefano

15-08-07 11:07

(1) L/D Ratio
단순히 용기를 만들어 물질을 저장하는 목적인 경우 저장 압력과 저장장소 크기만을 고려하면 되지만 CSTR의 경우 회전기기(Rotating Machine) 부품이 들어 있어서 축이 길어지면 교반기(Agitator)의 Shaft가 (휘어지지 않도록)굵어지고 Shaft가 굵어지게 되면 밀봉장치(Seal)값도 상승하기 때문에 여러가지 고려해야 할 사항이 늘어나게 되므로 정지기기(Stationary Equipment)중 용기에 적용하는 L/D를 따르는 것은 적절하지 않습니다.

(코끼리 사회의 자초지종을 모른채 겉만을 보고 왜 저리도 코가 긴가? 말도 안돼.. 라고 하는 것이야 말로 말이 안되는 일이지요^-^)

그렇다면 CSTR에 적절한 L/D가 있어야 하지 않겠느냐? 라는 질문이 당연히 나오게 되는데 용기부피가 커지면 교반기를 용기 옆 또는 하부에 부착할 수 있는 방법도 있고 축을 상, 하부에 모두 고정하는 방법도 있어서 한마디로 거론하기가 어렵습니다.

Bubble을 취급하는 경우 Bubble에 의한 Shaft 흔들림 등이 추가로 고려되어야 하는데 Bubble의 액내 체류시간을 늘이려면 L/D의 값을 크게 하는 것이 유리할 것입니다. 어쩌면 L/D Ratio가 4 이상 더 큰값을 취해야 할 수도 있습니다. 대신 길어지는 Shaft를 고정하는 방법을 상, 중, 하로 할 수도 있지요.

(2) 접근 방법
i) 우선 Bubble의 체류시간을 늘이기 위해 좋은 교반기 형태를 먼저 선택해보고
ii) 그 교반기가 만들어 낼 수 있는 Bubble의 크기(d)를 알아내고.... d= ?
iii) Bubble의 크기로부터 Bubble의 Lifting 속도 (v)를 알아내고.........v= ?
iv) Bubble의 체류식간(t1)을 고려하여 액의 깊이(H1)를 결정한 다음... H1=v*t1
v) 처리용량(Q1)로부터 액의 체류시간(t2)을 고려하여 용기의 직경 (D)가 얻고... (π/4)D^2 * H=(Q1*t2) --> D=?
vi) 미반응 Gas의 유량(Q2) 과 상부 체류시간(t3)을 고려하여 액 상부 기상 공간의 높이(H2)를 결정하면...(π/4)D^2 * H2=(Q2*t3) --> D=from step v), H2=?
vii) 결론적으로 L/D = (H1+H2)/D 가 나중에 최종적으로 결정됩니다.

그리고 나서는 실제로 선택된 교반기가 ii)~iii)의 성능이 나타나고 있는가?를 제작, 실험으로 확인해 봐야 하겠지요.
더욱더 중요한 사항은 ... 그 Bubble 체류시간동안 기대했던 "반응"이 일어나고 있는가에 대한 사항입니다.

(코끼리 사회의 자초지종을 모른채 겉만을 보고  왜 저리도 코가 긴가?  말도 안돼.. 라고 하는 것이야 말로 말이 안되는 일이지요^-^)

그렇다면 CSTR에 적절한 L/D가 있어야 하지 않겠느냐? 라는 질문이 당연히 나오게 되는데 용기부피가 커지면 교반기를 용기 옆 또는 하부에 부착할 수 있는 방법도 있고 축을 상, 하부에 모두 고정하는 방법도 있어서 한마디로 거론하기가 어렵습니다.

Bubble을 취급하는 경우 Bubble에 의한 Shaft 흔들림 등이 추가로 고려되어야 하는데 Bubble의 액내 체류시간을 늘이려면 L/D의 값을 크게 하는 것이 유리할 것입니다.   어쩌면 L/D Ratio가  4 이상 더 큰값을 취해야 할 수도 있습니다.   대신 길어지는 Shaft를 고정하는 방법을 상, 중, 하로 할 수도 있지요.

(2) 접근 방법
i) 우선 Bubble의 체류시간을 늘이기 위해 좋은 교반기 형태를 먼저 선택해보고 
ii) 그 교반기가 만들어 낼 수 있는 Bubble의 크기(d)를 알아내고.... d= ?   
iii) Bubble의 크기로부터 Bubble의 Lifting 속도 (v)를 알아내고.........v= ? 
iv) Bubble의 체류식간(t1)을 고려하여 액의 깊이(H1)를 결정한 다음... H1=v*t1
v) 처리용량(Q1)로부터 액의 체류시간(t2)을 고려하여 용기의 직경 (D)가 얻고...  (π/4)D^2 * H=(Q1*t2) --> D=? 
vi) 미반응 Gas의 유량(Q2) 과 상부 체류시간(t3)을 고려하여 액 상부 기상 공간의 높이(H2)를 결정하면...(π/4)D^2 * H2=(Q2*t3) --> D=from step v), H2=?    
vii) 결론적으로 L/D = (H1+H2)/D 가 나중에 최종적으로 결정됩니다.

그리고 나서는 실제로 선택된 교반기가 ii)~iii)의 성능이 나타나고 있는가?를 제작, 실험으로 확인해 봐야 하겠지요.
더욱더 중요한 사항은 ... 그 Bubble 체류시간동안 기대했던 "반응"이 일어나고 있는가에 대한 사항입니다.

유천건 dbcjsrjs

15-08-08 08:01

스테파노님의 말씀을 들으니 제가 초점을 잘못두고 자료를 찾은 느낌이 듭니다.

실제 장비들을 본적이 없어서 항상 화학공정을 sizing해보면 이게 가능한 건축물인가? 하는 편견을 자주 가지게 될 때가 많

습니다. 답변해주셔서 감사합니다.