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불균일계 촉매에서 일어나는 등온 비가역 1차 반응 \mathrm{A}\… | [7급 국가직 반응공학] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 반응공학] 25년 1회차
불균일계 촉매에서 일어나는 등온 비가역 1차 반응 A→B\mathrm{A}\rightarrow\mathrm{B}의 유효인자(η\eta)와 Thiele 계수(ϕ\phi)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1
Thiele 계수가 0.4 보다 작으면, 표면반응이 반응속도를 지배한다.
2
단일 원통형 기공에서 η=tanh⁡ϕϕ\eta=\dfrac{\tanh\phi}{\phi}가 성립한다.
3
Thiele 계수가 4보다 크면, 유효인자는 1에 접근한다.
4
촉매 기공 내부의 확산 저항이 클수록 유효인자는 작아진다.
해설

Thiele 계수가 크면 기공 확산이 지배해 유효인자가 η≈1ϕ\eta\approx\dfrac{1}{\phi} 로 작아지므로, 1에 접근한다는 설명은 옳지 않다.

유효인자는 실제 속도를 촉매 내부 전체가 표면 농도일 때의 속도로 나눈 값으로, Thiele 계수가 작을수록 1에 가깝다.

  • Thiele 계수가 작으면 확산이 충분히 빨라 η≈1\eta\approx1 이고 표면반응이 속도를 지배한다 — 옳다.
  • 단일 원통형 기공(1차원 확산)에서는 η=tanh⁡ϕϕ\eta=\dfrac{\tanh\phi}{\phi} 가 성립한다 — 옳다.
  • 확산 저항이 클수록 기공 안쪽 농도가 낮아져 유효인자가 작아진다 — 옳다.

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