유기물의 감소반응이 2차반응(Vc= -KC2)이라 할 때 반응 후 초기… | [수질환경기사 필기] 24년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[수질환경기사 필기] 24년 3회차

유기물의 감소반응이 2차반응(Vc= -KC²)이라 할 때 반응 후 초기농도(Co=1)에 대하여 유출농도(Ce = 0.2)가 80% 감소되도록 하는데 필요한 CFSTR(완전혼합반응기)와 PFR(플럭흐흠반응기)의 부피비는?(단, CFSTR의 물질수지식 : O=QCo – QCe – VKCe²(정상 상태), PFR은 정상상태에서 의 식으로 표현)

CFSTR : PFR = 5 : 1

CFSTR : PFR = 7 : 1

CFSTR : PFR = 10 : 1

CFSTR : PFR = 15 : 1

해설

CFSTR과 PFR의 부피비는 5:1이다.
CFSTR은 물질수지식에서
 $\dfrac{V}{Q}\Big|_{CFSTR} = \dfrac{C_0-C_e}{KC_e^2}$ 
로, PFR은 2차반응 적분식에서
 $\dfrac{V}{Q}\Big|_{PFR} = \dfrac{1}{K}\left(\dfrac{1}{C_e}-\dfrac{1}{C_0}\right)$ 
로 구해진다.
두 체류시간의 비를 정리하면
 $\dfrac{\tau_{CFSTR}}{\tau_{PFR}} = \dfrac{C_0}{C_e} = \dfrac{1}{0.2}$ 
가 되어 CFSTR:PFR = 5:1로 계산된다.

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