Diffusion6 아홉 : Diffusion into a falling liquid film (Gas absorption) # 유체역학과 물질전달 이론이 아닌 현실에서 만나는 문제들은 대부분 물질전달과 함께 열이나 운동량 전달이 관여하게 됩니다. 이 운동량(Momentum), 열(Heat), 물질(Mass) 전달을 통틀어서 이동현상(Transport Phenomena)라고 하는데요. 각 과목을 배우는 이유는 바로 현실에서 맞닥뜨리는 이동현상 문제를 풀기위함이라고 할 수 있습니다. 하지만 지금까지 같이 공부한 것은 순수한 물질전달 문제였지 유체역학이나 열전달과는 무관했습니다. 따라서 궁극적으로 이동현상 문제를 풀기위해서 혼합 전달이 일어나는 시스템에 대해 풀고 해석할 줄 알아야겠죠? 이번 시간에는 유체역학과 물질전달을 짬뽕해보겠습니다. 흘러내리는 액체에 기체가 얼마나 빠르게 녹을 수 있을까? 이번 포스팅에서 예제로 다룬 문제는.. 2016. 5. 29. 일곱 : Unsteady-state diffusion of A from a soluble wall into a finite body of liquid # Unsteady-state 두 번째 문제 저번 시간에는 고체가 무한한 액체 속으로 확산되어 들어가는 Unsteady-state 문제를 풀어봤습니다. 하지만 실제로 이렇게 무한한 액체 속으로 확산이 이루어지는 경우보다는 유한한 액체 속으로의 확산이 더 자주 일어나겠죠? 이번 시간에는 경계조건을 약간 다르게 하여 문제를 풀어보고 그 속에 숨어 있는 수학적 내용을 짚어보도록 하겠습니다. 문제 이해 이번에 다룰 시스템은 위의 그림과 같이 고체 A가 액체 B 속으로 조금씩 용해되어 확산하는 시스템입니다. 이때 z방향으로만 확산하고, 액체의 밀도와 확산계수( )는 일정한 상수라고 하겠습니다. 그림에서 알 수 있듯이, 액체(B)와 고체(A) 두 성분만 존재하는 binary system이고요. 이번 문제의 핵심은 .. 2016. 4. 30. 여섯 : Unsteady-state diffusion of A from a soluble wall into a semi-infinite body of liquid # Unsteady-state diffusion? 지금까지 문제를 풀다가 steady-state라고 가정하는 것을 많이 보셨을 거에요. steady-state란 시스템의 변수들이 시간에 따라 변하지 않는 상태를 말하는데요. 이렇게 가정함으로써 mass balance 식에서 accumulation 항을 0이라 할 수 있었습니다. 하지만 실제 시스템에서는 확산하고 있는 A의 농도가 시간에 따라서 어떻게 변하는지 알아야 하는 경우가 있습니다. 따라서 이번 시간에는 accumulation 항을 무시하지 않고, 시간에 따른 농도 변화가 어떻게 나타나는지 간단한 시스템을 통해 알아보도록 하겠습니다. 문제 이해 이번에 다룰 시스템은 위의 그림과 같이 고체 A가 액체 B 속으로 조금씩 용해되어 확산하는 시스템입니다. .. 2016. 4. 16. 다섯 : Diffusion with a homogeneous chemical reaction # Homogeneous reaction? 저번 시간까지 2회에 걸쳐서 촉매 표면과 같이 두 상의 경계면에서 일어나는 heterogeneous 반응일 경우에 대해 물질전달 문제를 풀어보았습니다. 실제 산업에서 많이 사용되는 시스템인 만큼, 문제도 다양하게 잘 나오기 때문에 두 번에 걸쳐서 다뤄보았어요. 이번 시간에는 더더더더 흔하게 직면할 수 있는 물질전달 문제를 다뤄보려고 합니다. 반응공학 시간에 많이 배웠던 Batch reactor 기억하시죠? 이 반응기에서 일어나는 반응은 반응기 부피 전체에서 화학반응이 일어나는 것이기 때문에 homogeneous reaction이라고 해요. 이 경우 물질전달은 어떻게 일어나는지 보다 간단한 시스템을 통해서 알아보도록 해요. 문제 이해 이번에 다룰 시스템은 위의 그.. 2016. 4. 10. 둘 : Diffusion through a stagnant gas film # 실전 시작! 드디어! 오늘부터 실전 문제를 풀어볼텐데요. 이전까지의 포스팅을 잘 따라오셨다면 큰 무리없이 이해할 수 있을 거에요. 그럼 물질전달의 가장 기초가 되는 문제부터 살펴보도록 하겠습니다! 문제 이해 문제를 잘 풀려면 먼저 주어진 상황이 무엇을 의미하고 있는지를 잘 파악해야 겠죠? 그럼 하나하나 뜯어 봅시다. 위의 칠판을 보면, 문제상황을 나타내주는 그림과 제시된 조건들이 보입니다. 먼저 전반적인 시스템 설명에 대해 살펴볼까요? 그림을 통해 액체인 A가 기화해서 관을 따라서 기체 B가 흐르고 있는 공간으로 흘러가는 시스템이라는 것을 알 수 있겠네요. 그리고 steady state 조건으로부터 농도, 속도 등 여러 변수들의 값이 시간에 따라 변하지 않는다는 것을 알 수 있죠. 그리고 B는 액체 .. 2016. 2. 22. 하나 : 물질전달 개념정리 (1) - 확산 # 공부 시작! 안녕하세요! 이제 본격적으로 저와 함께 물질전달 공부를 시작해볼까요? 우선 물질전달의 기본 유형 문제들을 살펴보기 전에 물질전달에 관한 개념을 살펴보려고 합니다. 공부를 할 때 가장 중요한 것은 개념인 거 아시죠? 이 부분을 쉽다고 훌쩍 넘겼다가 문제가 안 풀리면 빠가멍청이라고 자책하지말고 반드시 숙지하고 가세요! 혹시 나중에 문제가 풀리지 않으면 이 포스팅을 통해 어떤 부분의 개념이 머리 속에 없는지를 파악해보는 것도 좋습니다. # 물질전달이란? 칠판에 써놓은 것처럼 물질전달은 매우 다양한 형태로 일어나는데요. 그 중에서 우리는 일단 학부생이기 때문에 “물질의 농도차에 의한 확산과 온도나 압력 기울기에 따라 발생하는 대류에 의해서 물질이 이동하는 것이 물질전달이다.”라고 알아두시면 되겠.. 2016. 1. 9. 이전 1 다음
