안녕하십니까 

냉각수(Chiller Tracing) 공정에 대한 온도를 계산하게 되었습니다.
 
이에 세가지 중요한 검토사항이 있어서 질의드립니다.
 
 
1. Chiller Tracing 온도 및 유량에 따른 약액의 온도 관리 여부 (정상상태)
 
프로세스는 다음과 같습니다.
 
 - 약액 : 인화성 유기물, 10도씨 이하 관리
 
 - Chiller : 약액의 배관 위를 흐르고 있고 냉각수 배관 위를 단열재가 감싸고 있음

계산 과정은 다음과 같습니다.

Q_{전해질 열량} = cⅹmⅹ(T₂-T₁) = QC_{hiller 열량} = c'ⅹm'ⅹ(T₂'-T₁')

 T₂' = T₁' + (cⅹmⅹ(T₂-T₁))/(c'ⅹm')

∆T_LMTD=(∆T₁-∆T₂)/(ln⁡((∆T₁)/(∆T₂)))=(∆T₂-∆T₁)/(ln((∆T₂)/(∆T₁)))

U = 1/((1/h₁ +1/h₂ +1/h₃ +1/h₄))

(h₁ : 약액 대류열전달계수, h₂ : 약액 배관 열전도, h₃ : Chiller 배관 열전도, h₄ : Chiller 대류열전달계수)

A = Q/(Uⅹ∆T_LMTD)

(A : 필요 전열면적)

A' = 배관 사이즈ⅹ배관 길이

(A' : 계산 전열면적)

A' > A 일때 가능

 
2. 외기의 조건이 있는 순환하는 Chiller의 유량이 몇 lpm 이하일때 어는지 여부

프로세스는 다음과 같습니다.

- 외기 온도 : -30℃

- Chiller의 시작 온도 : 7℃

- 배관 길이 : 약 160m

- Chiller : 약액의 배관 위를 흐르고 있고 냉각수 배관 위를 단열재가 감싸고 있음

계산 과정은 다음과 같습니다.
 

U = 1/((1/h₁ +1/h₂ +1/h₃ +1/h₄))

(h₁ : Chiller 대류열전달계수, h₂ : Chiller 배관 열전도, h₃ : 단열재 열전도, h₄ : 외부 공기 대류열전달계수)

A'' = 배관 사이즈ⅹ배관 길이

(A'' : 계산 전열면적)

t_어는시간 = (ln⁡((T_A-T₁))/((T_A-T₂)))ⅹ(mⅹc_p))/(UⅹA'')

t_순환시간 = 배관 부피ⅹ유량

t_어는시간 > t_순환시간일때 얼지 않는다고 판단하였습니다.

3. 외기의 조건이 있는 정체되어 있는 Chiller의 유량이 몇 시간 뒤에 어는지 여부

프로세스 및 계산 과정은 동일합니다.

다만 정체되어 있는 Chiller는 유량이 없으므로 t_순환시간에 다른 식을 썼습니다.

mⅹcⅹdt/dθ = hⅹAⅹ(t-T)

(출처 : 인터넷 화학공학 사이트)

마찬가지로 t_어는시간 > t_순환시간일때 얼지 않는다고 판단하였습니다.
 

이상입니다.

많은 좋은 의견 및 검토 부탁드립니다.