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1[화공기사 필기] 19년 1회차
다음은 어떤 가역 반응의 단열 조작선의 그림이다. 조작선의 기울기는로 나타내는데 이 기울기가 큰 경우에는 어떤 형태의 반응기가 가장 좋겠는가? (단, CP는 열용량, △Hr은 반응열을 나타낸다.)
1
플러그 흐름 반응기
2
혼합 흐름 반응기
3
교반형 반응기
4
순환 반응기
해설
기울기가 크면(조작선이 수직에 가까우면) 플러그 흐름 반응기가 가장 좋다.
그림의 단열 조작선은 가로축 온도 T, 세로축 전화율 XA 평면 위의 우상향 직선이고 그 기울기가 CP/(−ΔHr) 이다. 기울기가 크다는 것은 전화율이 많이 올라가도 온도 변화가 작다는 뜻이다.
온도가 거의 변하지 않으면 반응기 전 구간을 최적 온도 부근에 둘 수 있으므로, 반응물 농도가 높은 구간을 그대로 살리는 플러그 흐름형이 같은 전화율을 더 작은 부피로 달성한다.
반대로 기울기가 작아 조작선이 수평에 가까우면 온도 변화가 커서 반응이 느린 저온 구간을 지나야 하므로 출구 조건으로 균일하게 맞춰 주는 혼합흐름형이나 순환형이 유리해진다.
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