[실험레포트]반응조 실험 PFR (Final - Report)보고서

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본문내용

미미하게 상승했다가 감소하고 147초부터 339초까지 급격하게 상승되기 시작해서 체류시간이 339~369초 사이에 전도도의 최고치인 7.15에는 근접하지 못하고 4.83으로 최종값을 가졌다. 이상적인 플러그 흐름이라고 가정하였을 때. 전도도가 급격하게 상승하는 시작점(147초)과 끝점(339초)의 산술 평균값인 243초에서 수직으로 상승하는 값을 가질 것이다. 또, 실험 1에서 설정온도는 25℃로 시작했지만 반응기에서의 실제 온도는 26℃정도로 (약 10%의 설정온도 차이) 온도 상승이 났다. 실험 중간에 측정한 input유량의 온도는 26℃이고, output유량의 온도는 26℃가 측정되었다.
<실험 2>
시간에 따른 전도도 결과를 그래프로 나타내보았다.
<실험 2>에서 보면 78초까지 초기 전도도 값이 0.17로 일정하다가 체류시간이 약 78~228초 사이에 급격하게 상승이 시작되어서 체류시간이 약 229~279초 사이에 거의 전도도의 최고치인 8.04에 근접하지 못한 5.46으로 최종값에 도달하게 된다. 그런데 여기서 체류시간이 전도도의 최댓값이었던 270초에서 시간이 지날수록 전도도 값이 5.46 -> 5.17까지 다시 떨어지는 것을 볼 수 있다. 이상적인 플러그 흐름이라고 가정하였을 때. 체류시간의 급격하게 상승하는 시작점과 끝점(78,228초)의 산술 평균값인 153초에서 수직으로 상승하는 값을 가질 것이다. input유량의 온도는 25℃이고, output유량의 온도는 25℃가 측정되었다
<실험 3>
시간에 따른 전도도 결과를 그래프로 나타내보았다.
실험 3은 설정온도를 35℃로 설정했다. 실험값을 살펴보면 전도도의 초기값 0.12에서 시작하여 반응이 시작하면서 138초까지는 0.14로 일정한 값에 머물다가 체류시간이 약 141초~222초까지 급격하게 상승되어서 체류시간이 약 222초~249초 사이에서 최고 전도도 값인 7.63에 근접하지 못하고 4.88에서 최종값을 가졌다. 이상적인 플러그 흐름이라고 생각해본다면 전도도가 급격하게 상승하기 시작하는 시작점과 끝점(141초,222초)의 산술 평균적 값인 약 181.5초 근처에서 수직적인 상승을 가지는 실험이 되었을 것이다. input유량의 온도는 35℃이고, output유량의 온도는 36℃가 측정되었다.
<실험 4>
시간에 따른 전도도 결과를 그래프로 나타내보았다.
실험 4에서 보면 81초까지 전도도 값 0.14, 0.15로 일정하다가 체류 시간이 약 84초가 되는 지점에서 급격하게 증가하기 시작하여, 체류시간이 171초가 되는 지점에서 5.61로 최종값에 도달하는 것을 볼 수 있다. 이 실험도 마찬가지로 약 170초~177초 사이에서 8.74로 최고의 전도도 값을 가지며 일정해지지만 시간이 지날수록 불규칙하게 5~15초 마다 0.01씩 전도도 값이 떨어져 약 423초에는 전도도 값이 5.4로 0.21가 떨어진 것을 볼 수 있다. 전도도가 급격하게 상승하기 시작하는 지점과 끝점(84초,171초)의 산술 평균적인 값 127.5초에서 이상적인 플러그흐름을 갖는 수직선을 가질 것이다. input유량의 온도는 35℃이고, output유량의 온도는 36℃가 측정되었다
<실험 1,3>
시간에 따른 전도도 결과를 온도에 따라 비교하여 그래프로 나타내보았다.
<실험 2,4>
시간에 따른 전도도 결과를 온도에 따라 비교하여 그래프로 나타내보았다.
<실험 1,2>
시간에 따른 전도도 결과를 농도에 따라 비교하여 그래프로 나타내보았다.
<실험 3,4>
시간에 따른 전도도 결과를 농도에 따라 비교하여 그래프로 나타내보았다.
5. 결론
이번 실험에서는 반응이 진행됨에 따라 전도도가 증가하고 감소하여 반응의 정도를 알아보는 실험을 하였다. 우선 실험의 결과를 비교해보면 유입되는 의 유량이 100 mL/min에서 200 mL/min으로 증가하면 반응이 시작되는 체류시간이 더 빨라지는 것을 볼 수 있다. 그리고 온도가 25℃에서 35℃로 증가 하였을 때도 반응이 시작되는 체류시간이 짧아지는 것을 볼 수 있다. 즉 반응물의 양과 온도가 반응속도에 positive한 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 생성물의 양이 많아지면 농도가 높아지고 반응이 더 잘 일어나는 걸 알 수 있다. 반응의 속도 상수 의 값이 온도에 의존하는 것을 볼 수 있었다. 여기서 실험 ①,③을 비교하고 실험 ②,④를 비교해보면, 반응물의 입량(Input)의 값은 같지만 온도가 다르다. 여기서 반응속도 상수 값을 구할 수 있고, 반응속도 상수 ( ) 에 따라 온도 의존성을 알 수 있다. 여기에서 를 대입하여 풀게 되면
이 되어 약 10℃가 증가하였을 때 0.11%의 상승 값을 볼 수 있다. 온도에 따른 속도 상수 의 변화 값은 증가하기는 하나 10% 증가하였을 때 그 크기는 미미하다고 볼 수 있다.
실험 ①,②을 비교해보고 실험 ③,④를 비교해보면 각각의 실험 설정온도는 같지만, 입량(Input)이 달라질 때 반응이 어떻게 일어나는 걸 알 수 있는데, 반응물의 입량이 많아질수록 생성물이 빠르게 일어나는 것을 볼 수 있다. 반응물이 많아질수록 온도가 25℃인 실험의 입량이 100mL/min 인 실험에서는 약 147초 근처였으나 입량이 200mL/min 인 실험에서는 약 78초 정도로 1.9배 반응이 빨리 일어난 것을 볼 수 있다. 온도가 35℃인 실험에서는 입량이 100mL/min 인 실험에서는 약 141초 근처였으나 입량이 200mL/min 인 실험에서는 약 84초 정도로 1.7배 반응이 빨리 일어난 것을 볼 수 있다.
실험 ①,②,③,④에서 보면 일정 체류시간에서 최종값을 가지고 그 후로 시간이 진행 될수록 전도도 값이 0.01씩 떨어지는 것을 볼 수 있는데, 이것은 실험환경의 요인이거나, 아니면 생성물의 농도가 높아져 정반응의 반대방향으로 반응이 진행되는 역반응이 일어나기 시작하여 전도도 값이 떨어 진 것 같다. 실험을 계속 진행하였다면 어떤 전도도 값이 변하지 않는 2차 직선형 그래프가 나오는데 그 지점이 아마 의 평형점이 될 것이다. 이번 실험으로 반응속도 상수 의 온도의존성과 반응물의 양의 변화에 따른 전도도의 변화를 알 수 있었다. 초기의 농도와 반응이 종료

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