정답이 있는 반응기 크기 결정(CSTR 및 PFR) 학습지

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1.쉬움
V = ?, k = 0.3 min⁻¹Q = 100 L/minX = 95%

k = 0.3 min⁻¹인 액상 1차 반응 A → B를 100 L/min으로 공급되는 연속 교반 탱크 반응기(CSTR)에서 수행한다. 밀도는 일정하고 반응기는 정상 상태이다. A의 전환율 95%를 얻기 위한 반응기 부피 V을(를) 리터 단위로 구하시오.

Q = 100 L/mink = 0.3 min⁻¹X = 95%
V = L
2.쉬움
V = 1000 L, k = 0.12 min⁻¹Q = 100 L/minCA0​ = 2.5 mol/LCA​ = ?

액상 1차 반응 A → B(k = 0.12 min⁻¹)가 1000 L 연속 교반 탱크 반응기(CSTR)에서 진행된다. 공급물은 100 L/min, CA0 = 2.5 mol/L로 들어온다. 밀도는 일정하고 반응기는 정상 상태이다. 출구 농도 CA을(를) 구하시오.

V = 1000 LQ = 100 L/mink = 0.12 min⁻¹CA0 = 2.5 mol/L
CA = mol/L
3.보통
Q = 5 L/minX = 50%V = ?, k = 0.25 min⁻¹

k = 0.25 min⁻¹인 액상 1차 반응 A → B를 5 L/min으로 공급되는 플러그 흐름 반응기(PFR)에서 수행한다. 밀도는 일정하고 반응기는 정상 상태이다. A의 전환율 50%를 얻기 위한 반응기 부피 V을(를) 리터 단위로 구하시오.

Q = 5 L/mink = 0.25 min⁻¹X = 50%
V = L
4.보통
QX = 70%CSTR과 같은 Q, k, X

액상 1차 반응이 전환율 70%에 도달해야 한다. 공급 유량, 속도 상수, 전환율이 같을 때 CSTR은 PFR보다 몇 배 커야 하는가? 비 VCSTR/VPFR을(를) 구하시오.

X = 70%1차 반응, 같은 k와 Q
VCSTR/VPFR =
5.어려움
V = 50 LV = 50 LQ = 5 L/minX = ?

액상 1차 반응(k = 0.1 min⁻¹)이 직렬로 연결된 같은 크기의 CSTR 두 개(각각 50 L)에서 진행된다. 공급 유량은 5 L/min, 밀도는 일정하고 반응기는 정상 상태이다. 전체 전환율 X을(를) 퍼센트로 구하시오.

V = 50 L (×2)Q = 5 L/mink = 0.1 min⁻¹
X = %
6.어려움
V = 500 LQ = 20 L/minX = ?

액상 1차 반응(k = 0.5 min⁻¹)이 20 L/min으로 공급되는 500 L CSTR에서 진행된다. 밀도는 일정하고 반응기는 정상 상태이다. 전환율 X을(를) 퍼센트로 구하시오.

V = 500 LQ = 20 L/mink = 0.5 min⁻¹
X = %

정답표

  1. 1. V = 6333 L
  2. 2. CA = 1.136 mol/L
  3. 3. V = 13.86 L
  4. 4. VCSTR/VPFR = 1.938
  5. 5. X = 75 %
  6. 6. X = 92.59 %

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