이상기체 반응물 A 가 1L/s 속도로 체적 1L 의 혼합 흐름 반응기… | [화공기사 필기] 15년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 15년 2회차

이상기체 반응물 A 가 1L/s 속도로 체적 1L 의 혼합 흐름 반응기에 공급되어 50% 가 반응된다. 반응식이 A → 3R 일 때 일정한 온도와 압력하에서 반응물 A의 평균 체류시간(mean residence time)은 몇 초 인가?

0.5

1.0

1.5

2.0

해설

혼합흐름반응기(CSTR)는 내부 전체가 출구 조건과 같으므로, 평균체류시간은 유입 유량이 아니라 반응기 내 실제(출구) 부피유량 기준으로 구해야 한다.
A→3R 반응이므로 팽창인자는  $\varepsilon_A=\dfrac{3-1}{1}=2$ 이다. 출구 부피유량은  $v=v_0(1+\varepsilon_A X_A)=1\times(1+2\times0.5)=2\ \mathrm{L/s}$ 가 된다.
따라서 평균체류시간은  $\bar{t}=\dfrac{V}{v}=\dfrac{1\ \mathrm{L}}{2\ \mathrm{L/s}}=0.5\ \mathrm{s}$ 이며, 이는 공간시간  $\tau=V/v_0=1\ \mathrm{s}$ 보다 짧다.

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