정상상태 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 3 \mathrm{mol\,… | [7급 국가직 반응공학] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

정상상태 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 3 $\mathrm{mol\,L^{-1}}$의 순수한 A를 반응물로 이용하여 상변화 없는 A $\rightarrow$ B 발열 액상 반응을 진행한다. 반응기 입구와 출구에서 온도가 각각 400 K과 460 K일 때, 반응기 출구에서 A의 전환율은? (단, 반응열 $\Delta H_R=-25\ \mathrm{kcal\,mol^{-1}}$, 반응기 부피당 열용량 $\rho C_p=1{,}000\ \mathrm{cal\,L^{-1}\,K^{-1}}$이며, $\Delta H_R$, $\rho$ 및 $C_p$는 모두 온도에 무관하며, 일정한 값을 갖는다)

0.8

0.85

0.9

0.95

단열 에너지수지로 구한 출구 전환율은 0.8이다.
단열 PFR: $X_{\mathrm{A}}=\dfrac{\rho C_p(T-T_0)}{C_{\mathrm{A0}}(-\Delta H_R)}$ (반응열은 cal 단위로 맞춘다)
대입: $X_{\mathrm{A}}=\dfrac{1000\times 60}{3\times 25000}$
결과: $X_{\mathrm{A}}=\dfrac{60000}{75000}=0.8$
0.85라면 온도 상승이 63.75 K여야 한다.
0.9라면 온도 상승이 67.5 K여야 한다.
0.95라면 온도 상승이 71.25 K여야 한다.