화학공학

출처: 마이클 G. 벤턴과 케리 M. 둘리, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 열교환기는 한 유체에서 다른 유체로 열을 전달합니다. 다양한 요구를 채우기 위해 여러 종류의 열교환기가 존재합니다. 가장 일반적인 유형 중 일부는 쉘 및 튜브 교환기 및 플레이트 교환기1입니다. 쉘 및 튜브 열교환기는 유체가1을흐르는 튜브 시스템을 사용합니다. 튜브 의 한 세트는 냉각 또는 가열 할 액체를 포함하고, 두 번째 세트는 열을 흡수하거나 1을 전송하는액체를포함한다. 플레이트 열교환기는 비슷한 개념을 사용하며, 플레이트는 액체가1을흐르기 위해 각각의 작은 간격과 밀접하게 결합됩니다. 플레이트 사이에 흐르는 유체는 열이 필요한 스트림1로또는 벗어나게 되도록 뜨겁고 차가운 사이를 번갈아 가며 움직입니다. 이러한 교환기는 표면 영역이 넓기 때문에 일반적으로 더효율적입니다. 이 실험의 목표는 지느러미 튜브 열교환기(그림 1)의 열 전달 효율을 테스트하고 지느러미가 없는 열교환기의...

출처: 마이클 G. 벤턴과 케리 M. 둘리,화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 건조기는 수많은 산업 공정에서 활용됩니다. 건조기의 기능은 열 전달 공정을 사용하여 고체를 건조하는 것입니다. 다양한 건조기 유형이 존재합니다. Adiabatic 건조기는 대류와 가스와의 직접 접촉을 사용하여 고체를 건조시키는 반면, 비아디아바틱 건조기는 가열된 가스 접촉 이외의 방법을 사용하여 전도, 방사선 및 무선 주파수 건조1을포함하여1을건조시합니다. 건조기는 배치 프로세스에 사용하거나 연속 사용1에있을 수 있습니다. 본 실험에서는, 모래의 건조 속도에 대한 온도 및 공기 속도의 효과는 트레이 건조기를 사용하여 결정될 것이다. 두 개의 서로 다른 공기 유량에 대한 세 가지 다른 전원 설정 (1000 W, 1500 W 및 2500 W)이 테스트되어 총 6 개의 데이터 세트를 제공합니다. 이 데이터에서 열 및 질량 전달 계수를 계산할 수 있습니다.

출처: 마이클 G. 벤턴과 케리 M. 둘리,화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 점도는 유체의 흐름 저항을 측정한 것이며, 광범위한 산업에서 효율적인 제품 처리 및 품질 관리 설계에 유용한 파라미터입니다. 다양한 점도계가 실험 물질의 가장 정확한 판독값을 얻기 위해 사용됩니다. 점도를 측정하는 표준 방법은 유리 튜브 점성을 통해 유리튜브 1로만들어진 모세관 튜브를 통해 유체가 흐르는 데 걸리는 시간을 측정하여 점도를 추정합니다. 회전 점도는 전단력을 적용하고 흐르는1을걸리는 시간을 측정하여 작동합니다. 이러한 점도계는 유체의 흐르는 힘을 사용하며 스프링 시스템 또는 디지털 인코더 시스템1을사용할 수 있습니다. 표준이 원뿔 모양 아래 플레이트 위로 흐르는 원뿔 및 플레이트 시스템인 표준과 함께 전단 응력1을최소화하기 위해 다양한 측정 시스템이 존재한다. 병렬 플레이트 시스템은 두 개의 병렬 플레이트를 사용하며 온도 그라데이션 을 가로질러 측정하는 데 적합하므로...

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 표면적 및 모공 크기 분포는 흡착 및 촉매 제조업체 및 사용자가 품질 관리를 보장하고 제품이 유용한 수명 종료 시 있는지 를 결정하는 데 사용되는 특성입니다. 다공성 고체의 표면적은 흡착 용량 또는 촉매 활성과 직접 관련이 있습니다. 흡착 또는 촉매의 기공 크기 분포는 모공이 관심있는 분자를 쉽게 인정할 만큼 충분히 크지만 질량당 높은 표면적을 제공할 만큼 충분히 작도록 제어됩니다. 표면적 및 모공 크기 분포는 이더스말 질소 흡착/탈착의 기술에 의해 측정될 수 있다. 이 실험에서 질소 다공계는 실리카/알루미나 분말의 표면적 및 모공 크기 분포를 측정하는 데 사용될 것이다.

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 폴리머 용융은 종종 압출자를 사용하여 원통형 펠릿, 평평한 시트 또는 파이프와 같은 간단한 모양 또는 "압출"으로 형성됩니다. 1 폴리올핀은 가장 흔한 압출 가능한 폴리머 중 하나입니다. 압출은 때때로 비 중합체 물질과 혼합되는 고체 사료를 운반하고 녹는 것을 포함하며, 용융 또는 혼합물의 압력 축적 및 수송을 포함한다. 열가소성 폴리머에 적용되며, 가열시 변형되어 냉각시 이전의 "유동 금지" 특성을 다시 시작합니다. 간단한 실험실 압출기를 사용하여, 폴리머 출력 및 압력 강하에 대한 작동 조건의 효과를 검사할 수 있으며, 그 결과 데이터는 폴리머 용융 및 용액의 흐름에 대한 "전력법" 모델을 사용하여 상관관계가 있을 수 있다. 이 모델은 프로세스를 보다 복잡한 압출기로 확장하는 데 사용됩니다. 작동 조건과 이론적 변위 동작("미끄러짐") 및 압출 모양("다이 팽창")의 편차 사이의...

출처: 마이클 G. 벤턴과 케리 M. 둘리,화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 가스 흡수제는 가스 스트림에서 오염 물질을 제거하는 데 사용됩니다. 이 목표1을수행하는 데 여러 가지 설계가 사용됩니다. 포장된 침대 기둥은 세라믹, 금속 및 플라스틱과 같은 느슨한 포장 재료로 포장된 기둥또는 구조화 된 포장1과같은 기둥에서 서로 카운터를 달리는 가스 및 액체 스트림을 사용합니다. 포장된 침대는 패킹에 의해 생성된 표면적을 사용하여 두 단계1사이의 최대 효율적인 접촉을 만듭니다. 시스템은 유지 보수가 적고 질량 전달 율이 높은 부식성 재료를 처리할 수 있습니다1. 스프레이 컬럼은 가스가 위로 이동하고 액체가 가스 흐름1로분사되는 두 단계 사이의 일정한 직접 접촉을 사용하는 또 다른 유형의 흡수제입니다. 이 시스템은 한 단계만 가지고 있고 질량 전달 속도가 좋지만 액체 용해도 가 높은 solutes에 매우효과적입니다. 이 실험의 목적은 가스 유량, 물 유량 및...

출처: 마이클 G. 벤턴과 케리 M. 둘리,화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 증기 액체 평형은 증류, 환경 모델링 및 일반 공정 설계와 같은 엔지니어링 응용 분야에서 가장 중요합니다. 혼합물에서 구성 요소의 상호 작용을 이해하는 것은 이러한 분리기를 설계, 작동 및 분석하는 데 매우 중요합니다. 활성 계수는 분자 상호 작용을 혼합물 조성에 관련시키기위한 훌륭한 도구입니다. 분자 상호 작용 매개 변수를 찾는 것은 모델을 사용하여 혼합물에 대한 활성 계수의 미래 예측을 가능하게 한다. 증기 액체 평형은 증류와 같은 화학 산업에서 일반적인 공정에서 중요한 요소입니다. 증류는 액체를 비등점으로 분리하는 과정입니다. 액체 혼합물은 증류 장치 또는 기둥으로 공급한 다음 끓입니다. 증기 액체 평형 데이터는 액체 혼합물이 어떻게 분리되는지 결정하는 데 유용합니다. 액체는 다른 비등점을 가지고 있기 때문에, 하나의 액체는 증기로 끓고 기둥에서 상승하고, 다른 하나는 액체로...

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 트레이와 포장된 컬럼은 모두 증류, 흡수 및 분리 작업에 일반적으로 사용됩니다. 1,2 이 실험의 목적은 체 트레이 열에 알코올(메탄올, 이소프로판올) 및 물의 혼합물을 증류하고 평형 가정에 근거한 증류의 간단한 이론이 얼마나 밀접하게 뒤따르는지 검사하는 것이다. 체 트레이는 액체와 증기 사이의 최대 얼굴 간 영역을 제공합니다. 체 트레이의 P&ID 회로도(각 트레이에는 지지판에 구멍이 들어 있음) 증류 시스템은 부록 A에서 찾을 수 있습니다. 이 데모에서는 트레이 증류 장치(TDU)가 총 역류 모드에서 시작됩니다. 꾸준한 역류 드럼 레벨이 달성된 후, 역류 드럼및 재보일러에서 일정한 수준을 유지하고, 목표 역류 비율 RD = L/D를 유지하기 위해 필요에 따라 바닥, 증류 및 역류 유량 컨트롤러를 조정하여 유한역 모드로 전환한다. 정상 상태가 달성되면 (최소 90 분...

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 액체 액체 추출(LLE)은 증류 대신 사용되는 분리 기술중 하나: (a) 분리되는 화합물의 상대적 변동성은 매우 유사하다; (b) 하나 이상의 혼합물 성분은 주변 조건 근처에서도 온도에 민감하다; (c) 증류에는 매우 낮은 압력 또는 매우 높은 증류소/사료 비율이 필요합니다. 1 질량 전달을 위한 원동력은 다른 두 개의 다른 불굴의 또는 부분적으로 오해의 소지가 있는 스트림(사료 및 용매)에서하나의 물질(solute)의 용해도 차이이다. 피드 및 용매 스트림이 혼합된 다음 분리되어 솔루트가 피드에서 용매로 전송할 수 있습니다. 일반적으로 이 프로세스는 역전류 흐름을 사용하여 연속적인 단계에서 반복됩니다. 솔테가 풍부한 용매는 잎으로 추출물이라고하며, 솔트 고갈 된 사료는 추첨입니다. 공급 및 용매 스트림 사이에 합당한 밀도 차이가 있는 경우, 다른 경우에는 일련의 혼합 및 침전...

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 배치 및 연속 유량 반응모두 촉매 반응에 사용됩니다. 고체 촉매와 연속 흐름을 사용하는 포장 된 침대가 가장 일반적인 구성입니다. 광범위한 재활용 스트림이 없는 경우 이러한 포장된 침대 반응기는 일반적으로 "플러그 흐름"으로 모델링됩니다. 다른 가장 일반적인 연속 반응기는 교반 탱크이며, 이는 완벽하게 혼합된 것으로 추정됩니다. 1 포장된 침대 반응기의 보급에 대한 한 가지 이유는 대부분의 교반 탱크 설계와 달리 반응기 부피 비율에 대한 큰 벽 면적이 더 빠른 열 전달을 촉진하기 때문입니다. 거의 모든 반응기의 경우 원하는 반응의 온도를 제어하기 위해 열을 추가하거나 철회해야 합니다. 촉매 반응의 역학은 종종 교과서에서 발견되는 간단한 1st 순서, 2nd 순서 등보다 더 복잡합니다. 반응 속도는 또한 질량 전송의 비율에 의해 영향을 받을 수 있습니다 - 반응은 반응이 표면에...

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 생화학의 처리는 결정화, 초원심분리기, 막 여과 및 예비 염색체와 같은 단위 작동을 포함하며, 이 모든 것은 공통적으로 작은 분자에서 큰 것을 분리하거나 액체로부터 고체를 분리할 필요가 있습니다. 이들 중 결정화는 톤수 관점에서 가장 중요합니다. 이러한 이유로, 그것은 일반적으로 제약, 화학 및 식품 가공 산업에 사용. 중요한 생화학적 예로는 키랄 분리, 항생제 정제1개, 전구체로부터 아미노산2개 분리,3개 및 기타 많은 의약품,4-5가지 식품 첨가물,6-7 및 농약 정화등이 있습니다. 8 이러한 요인이 건조, 여과 및 고체 전달과 같은 다운스트림 처리 작업의 비용에 영향을 미치기 때문에 결정 형태 및 크기 분포의 제어는 경제성을 처리하는 데 매우 중요합니다. 결정화에 대한 자세한 내용은 전문 교과서 또는 단위 운영 교과서를 참조하십시오. 9 결정화기 단위(그림 1)는 (a) 고체...

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 이 실험의 목적은 단일 상 및 2상(가스-액체) 흐름 모두에서 일반적인 포장된 침대 반응기에서 분포의 크기를 결정하고 압력 강하에 대한 이러한 분포의 영향을 평가하는 것입니다. 거주 시간 분포 및 분산의 개념은 추적자를 사용하여 도입되며 이러한 개념은 물리적 배포와 관련이 있습니다. 단상 흐름으로 채널링은 벽을 따라 또는 침대 단면의 큰 부분을 통해 우대 흐름에 의해 발생할 수 있습니다. 2상 흐름으로 채널링은 더욱 복잡한 원인으로 인해 발생할 수 있으며, 간단한 2상 흐름 이론은 포장된 침대에서 압력 강하를 예측하는 경우는 거의 없습니다. 설계 목표는 설계 유량에 대한 최적의 침대와 입자 직경을 찾고 침전을 최소화하는 방법으로 침대를 포장하여 채널링 의 정도를 최소화하는 것입니다. 배포가 발생할 수 있는 금액을 정량화하고 해당 발생을 설명하기 위해 장치를 과도하게 설계하는 것이...

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 폴리머는 화학적으로 긴 사슬로 결합되는 많은 반복 단조로 구성된 분자입니다. 그(것)들은 그들의 화학 구조, 분자량 및 중합의 정도에 의해 영향을 받는 물리적 속성의 넓은 범위를 전시합니다. 폴리머 산업은 광범위한 상업용 제품에 사용되는 수천 개의 원료를 제조합니다. 1,2 이 비디오의 목표는 추가 중합 반응을 수행하고 그 결과 생성물을 평가하여 점도가 중합체 분자량을 결정하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 이해하는 것입니다. 추가적으로, 이 실험은 분자량이 단백제 변환과 어떻게 관련될 수 있는지 조사할 것입니다.

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 에틸렌(C2H4)의에탄(C2H6)의수소화는 종종 새로운 금속 촉매를 특성화하는 모델 감소 반응으로 연구되고 있다. 1-2 지원되는 니켈은 이 반응에 가장 능동적인 금속 촉매는 아니지만, < 200°C에서 반응이 일어날 수 있을 만큼 충분히 활성화되어 있다. 반응은 전형적으로 흡착, 해리된 수소 (H2)흡착 에틸렌으로 반응하는 관련시킵니다. 즉, 수소 원자와 에틸렌 분자 모두 금속 부위와 결합을 형성합니다(여기서 "S"라고 표시). S와 에틸렌의 강한 결합은 수소 원자가 에틸렌에 추가 할 수 있도록 충분히 이중 결합을 약화, 흡착되지 않은 에탄을 형성. 이 실험의 목적은 먼저 원시 조성 측정을 환원 분수 변환으로 변환하는 것입니다. 3 이러한 변환은 "통합 방법"에 의해 표준 전력법 역학 모델에 데이터를 맞추기 위해 PFR(플러그 흐름 반응기)에 사용될 수 있습니다. 3 이론적...

출처: 마이클 G. 벤턴과 케리 M. 둘리, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA 스핀 앤 칠은 열 전달 및 유체 흐름 기초를 사용하여 실온에서 38 °F까지 음료를 2 분 만에 냉각시킵니다. 동등한 온도 변화를 달성하기 위해서는 냉장고약 240분, 얼음 가슴은 약 40분정도 소요됩니다. 이것은 거의 또는 전혀 거품을 생성 최대 500 rpm에서 캔이나 병을 회전하여 스핀과 냉각을 달성한다. 본 실험에서는 청량음료를 냉각하기 위해 고속으로 실린더(즉, 소다 캔)를 회전하는 효능을 평가한다. rpm 및 스핀 타임과 같은 작동 파라미터는 열 전달에 미치는 영향을 평가하기 위해 다양하며, 열 전달 계수는 덩어리 파라미터 모델을 사용하여 계산됩니다.