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글 정보
제  목 2017년 국가직 9급 화공일반 [반응기]
수강 강좌 [기출]9급 화공직 화학공학일반(60일)
질문 강의 2017년 국가직 9급 화공직 공무원 화학공학일반 기출문제 해설(2) ( 확인이 필요한 강의 구간 : )
교재 ( Page )
등록일 2025.06.10 조회수 8

교수님 제가 이해한게 맞는지 질문드립니다.

 

문 17. 공업용 반응기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 

① 반회분 반응기(semi-batch reactor)와 연속 교반탱크반응기(continuous stirred tank reactor, CSTR)는 주로 액상반응에 사용된다. 

② 반회분 반응기는 기체가 액체를 통하여 기포를 만들면서 연속적으로 통과하는 2상 반응에서도 사용이 가능하다. 

③ 반응기 부피당 전화율은 연속 교반탱크 반응기가 관형반응기(tubular reactor)보다 크다. 

④ 관형 반응기는 반응기 내의 온도조절이 어려우며, 발열반응의경우 국소 고온점(hot spot)이 생길 수 있다.

 

답은 4번이었습니다

근데 3번이 어렵습니다. 전화율(x축)-FA0/rA(y축) 그래프로 설명해주셨는데 반응기부피는 CSTR(곱한면적)>PFR(적분면적)

이라는 것은 이해가 갔습니다. 하지만 같은 반응기 부피일때 PFR(전화율)>CSTR(전화율) 인것이 이해가 안됩니다. 

CSTR: 타우/CA0=XA/-rA  에서 XA=(타우/CA0)*(-rA)

PFR: 타우/CA0=(XA/-rA)를 0부터 XA까지 적분한 것 에서 XA=(타우/CA0)의 미분값*(-rA)

이면 PFR이 전화율이 더 작은게 아닌가 해서.....제가 틀린생각을 하고 있다면 바로잡아 주시길 부탁드립니다
이홍주 (25-06-12 19:52)
같은 전화율을 기준으로 y축 (FA0/-rA)과 x축(전화율)을 이용하여 면적을 비교해보면 일반적으로 CSTR이 PFR보다 큽니다. 면적은 반응기 부피에 비례합니다. 질문하신 수식에서 PFR: 타우/CA0=(XA/-rA)를 0부터 XA까지 적분한 것과 XA=(타우/CA0)의 미분값*(-rA) 이 부분이 잘 못되어있습니다. 정확하게는 PFR: 타우/CA0=(dXA/-rA)를 0부터 XA까지 적분한 것과  dXA=(타우/CA0)의 미분값*(-rA)이 됩니다. 즉 XA가 아니라 dXA가 되고, 정확하게 비교하려면 PFR에서 XA까지 적분한 공식에서 XA로 다시 풀어야 하는데 이 경우 rA에 대한 반응속도식도 같이 넣어서 풀어줘야 하므로 수식비교보다는 다음과 같이 쉽게 접근하시면 됩니다.

동일한 전화율에 필요한 부피가 일반적으로 CSTR>PFR이 됩니다. 수치를 임의로 예를 들어 적용시키면 편하게 이해됩니다.  0.5의 전환율에 필요한 부피가 CSTR이 100, PFR이 50이라고 가정하면 부피당 전환율을 계산해보면 됩니다 CSTR : 0.5/100=0.0005, PFR 0.5/50=0.01로 PFR이 더 크게 됩니다. 감사합니다.
이서희 (25-06-13 07:59)
(타우/CA0)=(dXA/-rA)를 0부터 XA까지 적분을 해야되고 거기다
dXA=타우/CA0의 미분값*(-rA)를 대입하는 거군요.
와 교수님 정말 감사합니다....제 잘못된 생각을 바로잡아 주셔서...
전환율이 큰건 분모(부피)가 작아지는 PFR이 크다 라고 외우겠습니다! 감사합니다

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