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1[7급 국가직 반응공학] 22년 1회차

등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 다음의 액상 반응을 진행한다.A + B  $\rightarrow$  R + S
 $-r_{\mathrm{A}}=2C_{\mathrm{A}}C_{\mathrm{B}}\ [\mathrm{mol\,L^{-1}\,min^{-1}}]$ 
A와 B가 1 : 1.3의 몰비율로 혼합된 반응물이 반응기에 유입되며, 반응기 입구에서 A의 농도는 2  $\mathrm{mol\,L^{-1}}$ 이다. 반응기 부피는 2 L이고 출구에서 A의 전환율이 80 %일 때, 반응기 입구에서 A의 몰유량[ $\mathrm{mol\,min^{-1}}$ ]은? (단,  $-r_{\mathrm{A}}$ 는 A의 소멸속도,  $C_j$ 는  $j$ 의 농도이다)

1.5

2.5

해설

반응기 입구에서 A의 몰유량은  $2\ \mathrm{mol\,min^{-1}}$ 이다.
CSTR은 출구 농도로 속도를 평가한다(B 입구 농도  $2\times 1.3=2.6$ )
출구:  $C_{\mathrm{A}}=2(1-0.8)=0.4,\ C_{\mathrm{B}}=2.6-1.6=1.0\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$ 
속도:  $-r_{\mathrm{A}}=2\times 0.4\times 1.0=0.8\ \mathrm{mol\,L^{-1}\,min^{-1}}$ 
설계식:  $F_{\mathrm{A0}}=\dfrac{V(-r_{\mathrm{A}})}{X_{\mathrm{A}}}=\dfrac{2\times 0.8}{0.8}=2\ \mathrm{mol\,min^{-1}}$ 
1은 반응기 부피 2 L를 곱하지 않은 값이다.
1.5는 설계식  $F_{\mathrm{A0}}X_{\mathrm{A}}=V(-r_{\mathrm{A}})$ 을 만족하지 않는다.
2.5도 같은 설계식을 만족하지 않는다.

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