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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이희준
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2014
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수소화붕소나트륨은 수소 에너지를 안정하게 저장/분리 할 수 있는 화학적 금속수소화물이다. 루테늄이 촉매로 증착된 수력학적 직경 300 ㎛, 길이 56.6 mm 정사각형 단면 마이크로 단일채널과 축 간격 1.3, 횡 간격 1.5, 직경 200 ㎛ 핀이 설치된 마이크로 채널을 제작하여 탈수소 과정에서의 이상유동 압력강하 및 수소 발생 연구를 진행하였다. 먼저 단상유동 압력강하 결과, 층류유동 직사각형 채널의 이론적 마찰계수를 0.05%의 오차 이내로 예측하는 Harnett과 Kostic[1]의 상관식보다 약 2.3배 높은 마찰계수 결과가 나왔다. 핀채널의 단상유동 압력강하 결과는 Short et al.[2]의 마찰계수와 비슷한 결과가 나왔다. 수소화붕소나트륨 수용액의 자연가수분해 실험 결과, 수산화나트륨 농도가 증가함에 따라 자연가수분해가 억제되었고, 수소화붕소나트륨 농도가 높아질수록 자연가수분해가 활발히 이루어졌다. 유동 가시화 실험 결과, 수소화붕소나트륨 농도가 증가함에 따라 더 많은 수소 가스가 발생되었지만, 수소 가스와 벽면에 마찰로 인하여 모든 수소 가스가 배출되지 않았다. 또한 바로 배출되지 않은 수소 가스로 인해 기포유동 외에 환상유동, 슬러그유동이 발생하였다. 수소 포집량 실험 결과 핀채널이 단일채널보다 2.45배 높은 수소 포집량을 나타내어, 반응면적의 확장이 더 많은 탈수소 반응을 유도하였다. 각 채널에서의 0차, 1차 반응속도상수 산출 결과, 단일채널에서는 수소화붕소나트륨 농도가 증가함에 따라 반응속도상수가 상승하였으며, 핀채널에서는 반대되는 결과를 나타내었는데, 이는 유동가시화 결과 핀채널 내부에서 발생된 수소 가스가 원활히 배출되지 않아 반응면적 감소가 유발되어 반응속도상수가 감소하였다. 이상유동 압력강하 실험 결과, 이상유동 압력강하는 큰 진폭을 가진다. 단일채널에서 진폭에서 가장 높은 압력강하를 기준으로 이상마찰승수를 산출한 결과, 벽면에 많은 수소가스가 정체돼있는 수소화붕소나트륨 20 wt.% 가 최대 3의 이상마찰승수를 나타냈으며, 그 다음으로는 15 wt.%, 나머지 10 wt.%, 5wt.%는 단상유동과 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 배출되지 않은 수소 가스가 채널 내의 계면마찰에 영향을 주었음을 확인하였다.
목차
Ⅰ. 서론 11. 연구배경 12. 연구목적 6Ⅱ. 이론적 배경 71. 1차 가수분해 반응속도론 72. 핀채널 설계 93. 이상마찰승수 11Ⅲ. 실 험 131. 마이크로채널 탈수소 화학반응기 설계 132. 실험장치 162.1 마이크로채널 탈수소 화학반응기 실험 장치 162.2 수소화붕소나트륨 수용액의 자연가수분해 측정 실험 183. 실험 절차 20Ⅳ. 결과 211. 단상유동 211.1 마이크로 단일채널에서의 압력강하 및 마찰계수 산출 211.2 마이크로 핀채널에서의 압력강하 및 마찰계수 산출 252. 이상유동 302.1 수소화붕소나트륨 수용액의 자연가수분해 302.2 유동 가시화 332.3 마이크로채널 탈수소 화학반응기에서의 수소 포집량 432.3.1 마이크로 단일채널에서의 수소 포집량 비교 462.3.2 마이크로 핀채널에서의 수소 포집량 비교 522.4 마이크로채널 탈수소 화학반응기에서의 반응속도상수 산출602.5 이상유동 압력강하 및 이상마찰승수 산출 63Ⅴ. 결론 74참고문헌 76Abstract 79
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