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1[화공기사 필기] 16년 1회차
다음은 어떤 가역 반응의 단열 조작선의 그림이다. 조작선의 기울기는로 나타내는데 이 기울기가 큰 경우에는 어떤 형태의 반응기가 가장 좋겠는가? (단, CP 는 열용량, ΔHr은 반응열을 나타낸다.)
1
플러그 흐름 반응기
2
혼합 흐름 반응기
3
교반형 반응기
4
순환 반응기
해설
조작선의 기울기가 큰 경우에는 플러그 흐름 반응기가 가장 유리하다.
그림은 세로축 , 가로축 평면에 그려진 직선 형태의 단열 조작선이다. 기울기 가 크다는 것은 전화율이 올라가도 온도가 거의 변하지 않는다(열용량에 비해 반응열이 작다)는 뜻이다.
온도 변화가 작으면 반응기 전 구간에서 속도상수가 거의 일정하므로, 남은 것은 농도 효과뿐이다. 이때는 농도가 높은 상태를 그대로 지나가며 반응시키는 플러그 흐름이 같은 전화율을 가장 작은 부피로 얻는다.
반대로 기울기가 작아 조작선이 크게 누우면 전화율이 조금만 올라가도 온도가 크게 변해 낮은 전화율 구간의 속도가 매우 느려지므로, 출구 조건으로 단번에 건너뛰는 혼합 흐름(교반형) 쪽이 유리해진다.
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