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공학 문제해결/화학공정

【화학공학】열전도도 Fourier's Law 푸리에 법칙 열전달이란 온도차에 일어나는 열에너지의 이동현상을 의미합니다. 좁게는 유체와 고체의 표면 사이에서 전달되는 열을 의미하고, 넓게는 전도, 대류, 복사 모두를 의미합니다. 전도, 대류, 복사를 간단히 나타내 보았습니다. 전도란 직접 맞닿아 있는 경우에, 대류는 유체로 인해, 복사는 열이 전자기파나 빛으로 전달되는 것입니다. 공을 열이라고 가정하면 가만히 서있으면서 공을 전달하면 전도, 드리블은 대류, 패스는 복사라고 생각하시면 됩니다. 여기서 각 열전달은 관련된 법칙과 공식이 있습니다. 전도는 푸리에법칙, 대류는 뉴턴 냉각법칙, 복사는 스테판 볼츠만 식입니다. 여기서는 푸리에 법칙을 알아보도록 하겠습니다. 열전달률은 면적이 넓을수록, 온도차가 클수록 잘 되겠죠? 그리고 두께가 두꺼울수록 낮아질 겁니다. 즉..
【화학공학】화학공학과 진로 다음달이면 수험생 여러분들이 수시 원서 접수를 할 시기입니다. 아직 학과를 정하지 못했거나, 진로를 고민중인 학생들을 위해 화학공학과에 대한 설명을 하도록 하겠습니다. 화학공학의 역사나 과거 화학공학에 대해서는 생략하도록 하겠습니다. 많은 분들이 화학공학과를 생각할 때, 정유회사를 먼저 떠올립니다. 공학이란 과학을 토대로 한 실생활에 유용한 학문을 의미합니다. 즉 화학공학은 화학적인 방법을 이용해서 생활을 유용하게 한다는 뜻입니다. 그래서 현재 엄청나게 많은 화학 제품들이 있습니다. 플라스틱, 가스, 화장품 등 다양한 제품들이 화학 공정을 통해 탄성하게 되는데요, 화학공학과에서는 이런 제품들을 어떻게 더 싸게! 빠르게! 안전하게! 제작하기 위한 기본적인 지식을 배웁니다. 가장 먼저 공과대학이기 때문에, ..
【화학공학】P&ID - Identification Letters P&ID에서 사용되는 약어를 알아보도록 하겠습니다.도면에 사용되는 약어 표입니다. 첫번째 글자와 두번째 글자로 표기가 많이 되는데요, 예를들면 PI는 PRESSURE INDICATOR, TI는 TEMPERATURE INDICATOR를 의미합니다. 즉 압력을 측정하거나 온도를 측정하는 장치를 의미하고 TIC로 표기하면 온도를 측정하고 조절한다는 의미입니다. CONTROL VALVE에 연결하여 다음과 같이 나타낼 수 있습니다. 밸브의 표기는 TCV라고 되어있습니다. 즉 TEMPERATURE CONTROL VALVE의 약어입니다. 이런 식으로 탱크에 LEVEL INDICATOR ALARM을 OPERATOR ROOM에서 확인하고, LEVEL INDICATOR를 LOCAL에서 확인 가능하다고 표시가 가능합니다. ..
【화학공학】화학공정 P&ID 기호 설명 P&ID는 Piping & Instrumentation Diagram의 약어로 플랜트 설계 시 배관과 장치들을 간단히 나타내는 기호와 그림입니다. 기본적으로 P&ID는 모두 대문자를 사용합니다. 위는 Pipe와 Valve와 기타 장치들의 기호입니다. 1번은 FLOW LINE으로 유체(특히 액체)가 지나는 관을 의미합니다. 2번은 공기가 지나는 관입니다. 보통 MAIN LINE을 굵게, COOLING WATER LINE을 좀 더 가늘게 그립니다. STEAM LINE은 간격이 떨어져 있는 점선으로 연결합니다. 위는 다양한 밸브들입니다.1번은 GATE VALVE2번은 GLOBE VALVE 3번은 BALL VALVE4번은 BUTTERFLY VALVE5번은 CHECK VALVE입니다. CHECK VALVE는 이렇..
【화학공학】Batch Reactor 반응공학에서 가장 먼저 다루는 Batch Reactor에 대해 알아보도록 하겠습니다. 장점반응이 진행되는 동안 채우거나 비우지 않음장시간 가동 시 높은 전환율(전화율)을 얻을 수 있음운전 유용성 (제품1 생산 후 2 생산 가능)청소가 쉬움단점회분당 비용이 많이 듦생성물의 품질이 고르지 못함 이런 장단점을 가지고 있습니다. 일반적인 몰 수지식입니다. Batch Reactor는 Input, Output = 0이고, 시간에 따른 축적이 있습니다. 따라서 적분항과 우변만 남게 되고, 일정 부피에서 반응이 일어나므로 미분방정식을 정리하게 되면 Reactant 에서 Product로 가는 수지식이 위와 같이 정리됩니다. 왼쪽 그래프는 시간에 따른 Reactant의 변화고, 오른쪽 그래프는 시간에 따른 Product의..
【화학공학】반응기. Reactor 반응기에 대해 문제를 풀기 전, 반응기가 어떤 것인지 간단히 알아보도록 하겠습니다. 1. 반응기(Reactor) 화학반응을 진행시키기 위해 사용하는 기구. 최적의 환경을 제공하여 반응이 잘 일어나도록 해줌 형태로는Tank 타입 : Batch Reactor(배치), CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor)Tube 타입 : PFR (Plug Flow Reactor), PBR (Packed Bed Reactor) 로 분류가 됩니다. 이중 Batch Reactor만 연속적이지 않으며 나머지는 연속흐름 반응기입니다. 2. Batch Reactor 교반기와 하나의 탱크 Batch Reactor장점반응이 진행되는 동안 채우거나 비우지 않음장시간 가동 시 높은 전환율(전화율)을 얻을 수 있..
【화학공학】나이트로벤젠 Nitro Benzene 나이트로벤젠(니트로벤젠)에 대해 알아보도록 하겠습니다. Nitro Benzene 1. 나이트로벤젠의 물리 화학적 특성방향족 니트로 화합물의 일종. 물에는 잘 녹지 않고 유기 용매에 잘 녹음수용액은 단맛이 남약한 산화작용 발암성 물질, 피부에 흡수되기 쉬움. 화학식 (chemical formula)C₆H₅NO₂분자량 (molar mass)123.11g/mol형상 (Appearance)노란색의 기름기밀도 (Density)1.199 g/cm3녹는점 (Melting point)5.7 °C끓는점 (Boiling point)210.9 °C 미국화재예방협회(NFPA 704)가 정한 니트로벤젠의 심볼은 다음과 같습니다. 각 심볼의 숫자를 해석하면파란색 (3) : 짧은 신체적 노출로도 만성적인 부상을 야기할 수 있음빨간..
【화학공학】에틸렌 글리콜 Ethylene Glycol (EG) Ethylene Glycol(EG)1.에틸렌 글리콜의 특성 Ethylene Glycol (EG)가장 간단한 2가 알코올자체적인 독성은 없으나 섭취하면 옥살산(맹독성)을 생성하는 특징을 가진 물질입니다. 화학식 (chemical formula)C2H6O2분자량 (molar mass)62.07g/mol형상 (Appearance)무색 액체 (상온)밀도 (Density)1.1155 g/cm3녹는점 (Melting point)−13 °C (8.6 °F; 260.15 K)끓는점 (Boiling point)197 °C (386.6 °F; 470.15 K)물에 대한 용해도(solubility in water)잘 섞임 미국화재예방협회(NFPA 704)가 정한 EG의 심볼은 다음과 같습니다. 각 심볼의 숫자를 해석하면파란..