정상상태 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 순수한 A를 반응물로 A \… | [7급 국가직 반응공학] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

정상상태 단열 플러그흐름반응기(PFR)에서 순수한 $A$를 반응물로 $A \rightarrow B$ 발열 액상 반응을 진행한다. 반응기 입구에서 $A$의 농도와 온도가 각각 5 mol L-1, 400 K일 때 반응기 출구에서 온도가 440 K에 도달하였다면, 반응물 $A$의 출구 농도[mol L-1]는? (단, 반응물 $A$의 몰당 열용량 $C_P = 0.4\,\mathrm{kcal\,mol^{-1}\,K^{-1}}$, 반응열 $\Delta H_R = -20\,\mathrm{kcal\,mol^{-1}}$이며, $C_P$와 $\Delta H_R$은 온도에 무관하며 일정한 값을 갖는다)

0.5

1

1.5

2

단열 에너지 수지로 전환율 0.8을 얻으므로 출구 농도는 $1\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$이다.
단열 PFR: $C_P(T-T_0)=(-\Delta H_R)X_A$
대입: $0.4\times40=20\,X_A$
결과: $X_A=0.8$
출구 농도: $C_A=C_{A0}(1-X_A)=5\times0.2=1\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$
액상이므로 부피 변화는 무시한다.