[화공]응축 실험보고서

소개글

[화공]응축 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

● Section & Name

● Object

● Principle

● Procedure
결과 및 고찰

● Result & Discussion

● Reference

본문내용

통해 전달된다. 수증기의 경우, 과열증기의 낮은 비열과 응축 잠열 때문에 과열분의 열은 잠열에비해 보통 작다. 예로 , 과열ㅇ노도가 50℃이면 잠열 2300 J/g에 비해 단지 100 J/g 정도이다. 석유 분류물과 같은 유기증기의 응축에 있어서는 과열이 잠열에 비하여 현저하게 크게 나타나기도 한다. 과열분의 열이 중요할 때, 그것은 과열도와 증기의 비열로부터 계산하여 잠열에 더하거나, 또는 열 특성표가 가능하면 증기의 단위질량당 총 열전달을 과열증기의 엔탈피로부터 응축액의 엔탈피를 뺌으로써 계산할 수 있다.
열전달 속도에 대한 과열의 영향은 관의 표면온도가 증기의 응축온도보다 높으냐 낮으냐에 달려있다. 관의 온도가 응축온도보다 낮으면, 마치 포화증기의 응축에서와 같이 그 관은 응축액으로 적셔지고, 응축액 층의 외부 경계온도는 증치의 압력에서 증기의 포화온도와 같게 된다. 이러한 경우에는 과열증기 본체와 응축액 막의 바깥쪽 사이에 열저항의 존재와 그 저항을 통한 온도강하 (이것은 증기내 과열도와 동일함) 등에 의하여 복잡하게 된다. 그러나 실제로 이들 복잡성의 실 영향은 적어서 과열분고 응축분의 합으로 표시되는 전체 열보하가 응축액 막을 통해 전달되고, 그 온도강하가 응축액 막을 통해 나타나며, 그림 13.2로부터 읽을 수 있는 바와 같이 그 계수가 응축증기에 대한 평균계수라고 가정하여도 만족하게 된다. 이 과정을 수식으로 요약하면 다음과 같이 된다.
q = hA(Th - Tw)
여기서, q = 잠열과 과열을 포함하는 총 열전달량
A = 증기와 접촉한 열전달 표면적
h = 그림 13.2에서 열전달 계수
Th = 증기의 포화온도
Tw = 관벽의 온도
증기가 아주 높게 과열되거나 냉각유체의 유출온도가 응축온도에 접근하게 되면, 관벽의 온도는 증기의 포화온도보다 더 높아, 응축이 일어날 수 없으며, 그리고 관벽은 건조하게 된다. 과열분이 관벽 온도가 증기의 응축온도보다 더 냉각되는 점까지 감소되어 응축이 일어날때까지 그 관벽은 건조상태를 유지한다. 이 장치는 두 부분 과열저감기 (desuperheater)와 응축기 (condenser) 로 생각할 수 있다. 계산할때는 두 부분을 나누어 생각해야 된다. 과열저감기는 근본적으로 기체 냉각기 (gas cooler)이다. 이 때 대수평균 온도차를 적용하고, 열전달계수는 고정기체 (응축되지 않은 기체)를 냉각시킬 경우의 것과 같다. 응축 부분은 앞절에서 설명한 방법으로 처리된다.
기체측 계수가 낮기 때문에 과열저감기 부분에서 총괄계수는 작고, 그 부분에서 가열표면적은 제거된 열량과 비교하여 크다. 실제로 이러한 상태를 피해야 한다. 과열은 과열증기내로 직접 액체를 주입시켜 보다 경제적으로 제거 시킬 수 있는데, 이는 작은 액적들이 아주 빨리 증발해서, 증기를 그 포화온도까지 냉각하기 때문이다. 그러므로 과열저감 부분도 제거되고, 또한 응축증기로부터 높은 계수를 얻는다.
응축속도에 대한 비응축성 기체의 영향
응축증기 내에서 비응축성 기체의 극소량 존재는 응축속도를 아주 심하게 감소시킨다. 응축액 표면에서 응축증기의 분압은 기상 본체내의 분압보다 적어서 기체막을 통한 물질전달에 대한 구동력이 있게 된다. 이러한 낮은 분압은 더 낮은 응축온도가 됨을 뜻하는데, 이 응축온도가 낮으면 열전달에 필요한 구동력이 감소된다. 또한 여기에서는 기체막을 통해 온도차가 있게되고, 약간의 열은 전도-대류 (conduction-convection)에 의해 응축액 표면까지 전달된다. 이것은 비응축성 기체량이 적을 때는 그 중요성이 작다. 왜냐하면 응축액 표면에서 발생하는 응축열이 기상으로부터 거의 모든 열을 운반하기 때문이다. 그러나 기체가 응축성 증기로부터 거의 고갈되면 전도-대류에 의해 기체막을 통해 전달되는 열이 전체 열량 중 대부분이 될 것이다.
그림 13.3은 이와같은 응축기에서 온도와 분압 이력을 나타낸 것이다. 응축온도는 순수증기가 응축되는 것돠는 달리 일정하지 않고, 그 대신에 이 온도는 기체-증기 혼합물의 조성에 따라 하강하고, 그럼으로써 그것의 이슬점(dew point)도 응축이 진행됨에 따라 변하게 된다. 일반적인 문제를 푸는 정밀한 방법은 어느 지점에서 응축액 표면으로 들어가는 열과 나가는 열의 수지를 세워 푸는 것이다. 이것은 응축액 표면의 국부온도에 대해 시행오차법으로 풀고, 이로부터 열속 UT 의 국부값을 추정한다. 각 지점에서 1/(UT)값을 그 지점으로 전달된 열에 대해 그리고, 응축기 표면의 면적을 수치적분으로 구한다.
증기와 비응축성 기체 혼합물에 대한 응축기는 그림 15.9에 예시되어 있다.
비등액에로의 열전달 (heat transfer to boiling liquid)
비등액체로의 열전달은 증발 및 증류 등 단위조작에서, 또한 수증기 발생, 석유 공정처리, 화학반응의 온도 조절과 같은 다른 일반 공정처리에서 필요한 과정이다. 비등액체는 그 액체를 끓이는 데 필요한 열의 공급할 수평이나 수직 판형 또는 관형으로 제작된 가열표면을 가진 용기내에서 일어난다. 또는 액체는 자연대류나 강제대류 하에서 가열된 관을 통해 흐르고, 열은 관벽을 통해 그 유체가지 전달된다. 관내에서 비등에 관한 중요한 응용은 용액으로부터 물의 증발이다. 증발은 16장의 주제이다.
뜨거운 침적표면에 의한 비등이 일어날 때 액체의 본체온도는 그 장치 안의 압력하에서 그 액체의 비점과 동일하다. 증기의 기포는 가열표면에서 생겨서 액체 본체를 통해 상승되어 액체표면으로부터 유리된다. 증기는 액체표면 위 증기 공간에 축척되나, 그 증기공간으로부터 증기 배출구에서 증기가 형성되자마자 곧 제거돤다. 이런 형의 비등은 증기가 그 비등온도에서 액체와 평형상태의 액체표면을 떠나기 때문에, 포화액체의 풀비등 (pool boiling of saturated liquid)으로써 설명될 수 있다.
액체가 수직관 내부에서 자연순환하에 비등될때, 상대적으로 찬 액체는 관 하부로 유입되며, 저속으로 위로 상승하며 가열된다. 액체온도는 관내에서 그 특정 준위의 압력하에서 끓는점까지 상승된다. 증발이 시작되고, 액체-증기 혼합물의 상승속도가 급격히 증가한다. 그 결과로 인한 압력강하는

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화학공학,   유체,   막형응축,   냉각,   과열증기,   결과,   레포트,   열전달