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  반응기 및 열역학방정식에 대해 문의드립니다.
  글쓴이 : 화공학도할…   고유ID : choisuin116     날짜 : 22-07-31 14:08     조회 : 220    

안녕하세요. 저는 화학공학과에 재학중인 3학년 학부생 입니다.
공정을 설계하는 도중 궁금한 것이 있어 문의드리게 되었습니다.

[반응기]
1.반응기의 길이/직경이 2이상이 되어야 한다고 알고 있습니다.
 반응기의 직경과 길이 비를 설정하려고 하는데 어떤 것을 고려해서 설정하면 좋을 지 궁금합니다

2.60%전환율을 가지는 암모니아 합성 반응기의 공간속도를 4323h-1 정도로 잡았는데 실현가능한지 궁금합니다.




[열역학 방정식]
1.PSRK 열역학 방정식은 '매우 다른 크기의 구성요소의 물질들의 혼합물'에서는 사용하기 힘듭니다.
 이때 '크기가 다르다'는 기준이 어떻게 되는지 궁금합니다.

2.공정에서 열역학 방정식 모델을 선정하는 과정에서 vapor enthalpy, liquid enthalpy, liquid density 등에 대해 열역학 방정식을 선택 하여야 합니다.
 이때 default값을 선택해도 무관한지 궁금합니다. 그리고 열역학방정식을 선정하는 과정에서 가장 중요하게 생각해야 하는 부분은 어떤 것인지 궁금합니다.

스테파노 Stefano   22-07-31 16:29
반응기
A1) 반응기의 L/D Ratio에 관한 일반적 제한값은 정해져 있지 않습니다.  반응기의 L/D값은  실제 반응기 실물로 제작해 봐서  반응속도, 반응온도 유지, 목표 전환율,  등의 성능을 반드시 점검해서 만족스런 값을 얻어야 결정됩니다.  반응기를 유체역학, 열전달, 반응공학적 모사를 통해 최적의 L/D값을 예측해 볼 수 있겠지만  실물로 확인되기전 까지는 확인할 방법이 없다고 보면 됩니다.

A2) 촉매의 성능에 따라 Space Velocity 적용여부가 평가될 수 있고,  보통 Space Velocity값의 단위가 촉매단위 부피(m3)당 반응기 통과 유량이  Nm3/ h 로  나타내기 때문에 실제 유속이 너무 큰 경우라면  반응기 압력을 높여 실제부피를 크게 줄여서 반응(처리)량을 늘일 수도 있습니다 

열역학 방정식(모델 수식)
A1) 언급한 질문에서의 <물질들의 크기가 다르다>에서의 <크기>란 분자크기를 말하며 그 크기는 원자의 수 분자량의 크기를 말하는데  혼합물인경우 물질의 종류,  분자량의 차이가크다면  예측되는 각종 물성의 정확도가 크게 떨어진다는 것을 의미합니다 .    물성 모델의 정확도가 떨어지면 모델수식에 의해 예측되는  각종 물성, 상평형, 등의 값도 잘 맞지 않는다는 것이지요.

어느 열역학적 모델 수식의 선정은 실제값으로부터의 편차 크기를 비교해 봐야 알 수 있으며  수많은 반복실험을 통해 이루어집니다.   

A2) Default의 모델은 사용자가 정하면 되는데 적용 원칙 또한 사용자의 몫이 됩니다.  Model의 적정성 여부도 Simulator의 사용자 책임이라는 것이 Simulator 공급업체의 설명입니다.  Model 수식의 선정 Guide는 경험치 데이터를 폭넓게 확보하고 있는 Simulator가  제공하는 것을 이용하는 것이 권장됩니다.    이들 Data Base는 실제 Simulator 사용자들로부터 전달받아 정리한 것에 바탕을 두고 있습니다 . 


참고..
1) https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/thermodynamic-model
2) https://scholar.google.co.kr/scholar?q=%22Thermodynamic+Model+selection+Guide%27&hl=ko&as_sdt=0&as_vis=1&oi=scholart
3) https://www.chemicalprocessing.com/assets/Media/MediaManager/thermo.pdf
화공학도할… choisuin116   22-07-31 16:48
궁금증이 해결되었습니다!
친절한 답변 감사드립니다.
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