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유동화 실험에 관한 이론자료
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유동화란
입자층을 통한 유체의 상향 흐름은 자연계에서는 다공성 매체를 통한 지하수, 원유, 천연가스의 움직임에서 볼 수 있으며 공업적인 조작에서는 여과, 이온교환 및 촉매 반응기 등에서 쉽게 볼 수 있다.
특히, 입자가 느슨하게 충진되고 층을 통한 흐름에서 비롯되는 압력강하가 층의 무게와 평형이 되면 유동화 현상이 일어난다.
고체 입자층에 액체나 기체가 아주 저속으로 통과하면 입자들은 움직이지 않고 압력강하가 나타난다. 유속을 조금씩 증가시키면, 압력 강하와 개별 입자에 대한 항력이 증가하여, 마침내 입자들이 움직이기 시작하고 유체 중에 현탁된다. 현탁물은 밀도가 큰 유체와 거동이 마찬가지이므로, 완전 현탁 입자의 상태를 기술하는데 유동화(fluidization) 및 유동층(fluidized bed)이라는 술어를 사용한다
(1). 고정층 (fixed bed)
유체 속도를 증가시키면 고체입자는 움직이지 않아 입자 층의 높이는 변하지 않고 압력강하는 조금 더 변하는데, 이 상태를 고정층(fixed bed)이라고 한다. 고체입자가 매우 작고 입자 사이로 흐르는 유체의 흐름을 층류로 하였을 때 고체 입자 층에서의 압력강하는 빈 관속에서의 유속에 비례한다.
압력강하
압력이란 공기 분자 하나하나가 벽면이 부딪혀 튕겨 나갈 때 충격이 전해지는 것입니다.
그런데 공기가 전체적을 움직이면, 즉 바람이 불면, 바람 부는 방향으로
분자의 움직임이 쏠려서 옆의 벽면에 부딪히는 회수가 줄어듭니다.
그래서 벽면이 받는 압력이 낮아진다. 입구의 압력이 높아야 출구로 유체가 흐름
(1-1). 고정층(fixed bed)에서의 압력강하와 각 입자의 항력과의 관계
고체층을 통한 압력강하와 각 입자의 항력과의 상관관계를 얻는 가장 일반적 방법은 층 입자를 통한 꼬불꼬불한 통로의 고체 경계에 유체가 미치는 전체 항력을 추산하여 구하는 것이다. 실제 통로는 모양이 불규칙적이고 단면과 배향이 다르며 서로 연결되어 있다.
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2012.03.07
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