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\dfrac{V}{F_{Ao}}=(R+1)\int_{\frac{R}{R… | [화공기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 17년 1회차
VFAo=(R+1)RR+1XAfXAfdXArA\dfrac{V}{F_{Ao}}=(R+1)\int_{\frac{R}{R+1}X_{Af}}^{X_{Af}}\dfrac{dX_A}{-r_A}의 식에서 순환비 R을 0으로 하면 어떤 반응기에 적용되는 식이 되는가? (단, V:반응기부피, FAO:반응물유입몰속도, XA:전화율, -rA:반응속도)
1
회분식 반응기
2
플러그 흐름 반응기
3
혼합 흐름 반응기
4
다중 효능 반응기
해설

순환비를 0으로 두면 이 식은 플러그 흐름 반응기의 설계식이 된다.

주어진 식은 순환 반응기(recycle reactor)의 설계식 VFAo=(R+1)RR+1XAfXAfdXArA\dfrac{V}{F_{Ao}}=(R+1)\int_{\frac{R}{R+1}X_{Af}}^{X_{Af}}\dfrac{dX_A}{-r_A} 이다. 여기에 R=0을 넣으면 앞의 계수는 (0+1)=1이 되고, 적분 하한은 00+1XAf=0\dfrac{0}{0+1}X_{Af}=0 이 된다.

따라서 VFAo=0XAfdXArA\dfrac{V}{F_{Ao}}=\int_{0}^{X_{Af}}\dfrac{dX_A}{-r_A} 로 정리되는데, 이것이 바로 플러그 흐름 반응기의 설계식이다. 순환이 없다는 것은 입구부터 출구까지 조성이 한 방향으로만 변한다는 뜻이기 때문이다.

반대로 RR\to\infty 로 보내면 적분 상·하한이 붙어 VFAo=XAfrAf\dfrac{V}{F_{Ao}}=\dfrac{X_{Af}}{-r_{Af}}, 곧 혼합 흐름 반응기 식이 된다. 순환 반응기는 R 값에 따라 이 두 극한 사이를 잇는 반응기다.

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