화학공학실험 | 젖은 벽탑

 

 

 

TIP

 

 

젖은 벽탑은 충전층이나 단탑과는 달리 기-액 접촉면적을 비교적 용이하게 산정할 수 있기 때문에 물질전달계수를 구하는 데 널리 이용되고 있다. 본 실험에서는 젖은 벽탑에서 물과 공기를 향류로 접촉시켜 물의 증발 실험을 행하여 물질전달계수를 구한다. 또한 습도도표의 이용법을 익히고 물질전달에 있어서 j-factor를 산정하여 analogy 이론의 적용에 관한 이해를 증진시킨다.

 

 

 

젖은 벽탑에서의 물질이동에서 물질전달계수 k는 상 사이의 접촉면적을 알고 경계층 분리가 생기지 않는 실험장치에서 연구된다. 젖은 벽탑 실험 장치는 이런 유형의 장치중의 하나로서, 때에 따라서는 실제로 사용되기도 한다. 이 장치는 난류흐름에서 유체쪽으로의 물질전달과 유체로부터의 물질전달에 대하여 중요한 정보를 제공해준다.

 

젖은 벽탑은 탑 꼭대기로 액체를 넣어 관 내벽을 따라 중력에 의해 아래로 내려가도록 하고 기체는 관 내부로 넣어 액체와 접촉하면서 탑을 통해 흐르도록 고안된 수직관이다. 일반적으로 기체는 탑 밑으로 들어가서 액체와 맞흐름으로 흐르지만, 같은 방향으로 흐르게 할수 있다. 적은 벽탑에서 작은 물결이 있는 복잡한 경우를 제외하고는 계면의 면적은 알수 있으며, 형태항력은 없다.

 

 

실험 방법

1. 준비 작업

1) 장치를 수평에 맞게 조절한 후 고정한다.

 

2) 전원을 단상 AC 220V 10A 상당의 배선으로 연결한다.

 

3) water tank 에 약 3/4 정도의 증류수를 넣는다.

 

4) N₂gas를 De-oxygenation column에 cock가 달려있는 관에 호스로 연결한다.

 

5) D.O.Meter를 영점조절하여 놓는다.

 

6) D.O.Meter의 Probe를 Absorption column inlet pot와 outlet pot에 고정시킨다.

 

 

2. 작동 순서

1) De-oxygenation column의 물 공급

① De-oxygenation feed pump의 Bypass valve(VALVE.1)를 열어놓는다.(완전개방)

 

② De-oxygenation feed pump S/W를 ON시킨다.

 

③ pump가 가동되면서 물이 De-oxygenation column으로 들어가면 뒤쪽 Bypass valve(VALVE.2)를 막고 앞쪽 Bypass valve를 조절하여 Column으로 공급되는 물이 넘치지 않도록 조절하여준다.

 

 

2) De-oxygenation column의 용존 산소 제거 과정

① Water flow meter의 조절밸브를 열어준다.(이때 Absorption column feed pump가 작동하지 않으므로 Water flow meter쪽으로 물이 흘러 들어온다.)

 

② De-oxygenation column안에 공기기포가 없어질 때까지 기다린다.

 

③ De-oxygenation column으로 물이 정상적으로 공급되면 nitrogen gas를 De-oxygenation column에 보내준다.

 

④ nitorgen gas bomb에 달리 regulator 조절 손잡이를 오른쪽으로 서서히 돌리면서 N₂gas를 적당량 흘려보낸다.(De-oxygenation column밑으로 gas가 딸려 나가지 않도록 조절하여 주고, column에 물이 넘치지 않도록 물의 유량과 gas의 양을 조절한다.)

 

 

3) Absorption Column에 물공급

① water flow meter의 조절밸브를 열어준다.

 

② 뒤쪽 bypass valve(VALVE 2)를 조금 열어주고 Absorption Column feed pump S/W를 on한다.

 

③ 유량계에 달린 밸브를 최고 치의 유량으로 열어놓는다.

 

④ Absorption Column feed pump가 작동되면서 물이 습벽탑으로 공급되면서 관 안으로 흐르는 물이 골고루 퍼져서 흐르는지 확인한다. (물이 골고루 흐르지 않으면 장치 수평이 맞지 않았거나, 유량이 적은 것이다.)

 

⑤ Absorption Column으로 물이 흐르게 되면 후 유량을 실험유량으로 줄여준다.

 

⑥ 정상상태의 흐름이 지속되면 air pump를 작동하여 공기공급을 한다.

 

⑦ Absorption Column의 inlet와 outlet의 D.O.Meter로 용존산소를 측정한다.

 

 

3. 실험 방법

1) 작동순서에 따라 장치를 setup한다.

 

2) air pump에 전원을 넣어 공기의 유량을 2000ml/min을 유지시킨다.

 

3) DO Meter에 전원을 넣어 탑 상부(water inlet)의 용존산소농도를 측정한다.

 

4) 물이 water wall column의 상부로부터 하부로 떨어질 때, 벽 전체로 균일하게 흘러내리는가 확인한다.

 

5) 일정시간(약 5분)이 지난 후 탑 하부(water outlet)의 용존 산소농도를 측정한다.

 

 

 

[화학공학실험]젖은벽탑 레포트