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관형 반응기 내에서의 체류시간분포(residence time distr… | [7급 국가직 반응공학] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 26년 1회차
관형 반응기 내에서의 체류시간분포(residence time distribution)를 얻기 위해 추적자(tracer)를 펄스(pulse) 형태로 반응기 입구에 주입했을 때, 반응기 출구에서 관찰되는 추적자의 농도분포는? (단, 축 방향으로의 분산이 발생한다)
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해설

축방향 분산이 있는 관형 반응기에 펄스 추적자를 넣으면 출구 농도는 0에서 출발해 평균 체류시간 부근에서 최대가 된 뒤 다시 0으로 줄어드는 종 모양 곡선으로 나타난다.

이상적인 PFR이라면 펄스가 퍼지지 않고 공간시간 뒤에 그대로 나오지만, 축방향 분산이 있으면 추적자가 앞뒤로 퍼져 폭을 가진 봉우리가 된다. 분산이 작을수록 정규분포에 가까운 대칭형이 된다.

  • 시간에 비례해 계속 증가하는 직선은 주입이 끝난 펄스에서 나올 수 없는 형태이다.
  • 올라갔다 내려가 다시 상승하는 사인파 모양은 주기적 입력에 대한 응답으로, 단일 펄스 응답이 아니다.
  • 빠르게 올라가 일정값에 수렴하는 곡선은 계단(step) 주입에 대한 F 곡선 형태이다.

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