게시판 > 질답게시판 > 탱크안 물의 증발량에 관하여

스테파노 Stefano

24-04-10 23:56

(1) 실험하고자 하는 시설이 무슨 목적으로 사용되는지와 왜 현재의 방법을 사용해야하는지를 먼저 설명하고,
(2) 증발된 량이 온도를 30도 낮출수 있는지 확인하여 그 계산결과를 보여주며,
(3) 만일 그 계산이 원하는 결과 (즉 12시간동안 0.4 kg이 증발해서 30℃에 도달한 결과)를 주지 못하는 경우 그 결과를 얻도록 하기 위해 추가로 필요한 정보를 정리해 보세요.

GPCB swchoii

24-04-11 00:22

늦은 시간에도 답변 주심에 감사드립니다.

계산하는 방법에 난항을 겪고있습니다..

물의 온도가 15 °C 감소하는데 필요한 열량 = 0.4 kg 물이 증발하는데 소모된 열량 + 가스와 물, 외부와 탱크 사이의 열 교환

위 결과가 오차범위 내라는 것을 보여주면 될 듯 한데, 가스의 온도 및 열 교환계수, 탱크의 소재 및 두께 등등 알 수 없는 정보가 존재합니다. 다른 계산 방법이 있다면 어떤 방법일까요?

스테파노 Stefano

24-04-11 10:26

A1) 탱크 용기, 미보온 상태에 의한 현열 차이는 물의 잠열에 비하여 무시해도 될 요소일 것이고 N2의 냉각효과를 논하고자 한다면 N2의 온도를 가정한 후 (물 증발을 제외한)열전달 효과를 고려해야 하겠지만 N2온도가 물의 온도와 같다고 가정하면 열전달효과는 완전 무시하면 됩니다. 따라서 <물의 증발잠열만 계산>해보면 될 것입니다

증발된 물의 총질량= 0.4 kg, 총증발잠열 = 0.4 * 578 kcal/kg (35℃에서의 잠열)= 231.2 kcal ....(1)
증발량 무시하고 80kg의 온도를 15도 낮추기 위해 제거해야할 현열 = 80*1*15*= 1200 kcal............(2)

따라서 탱크용기, 온도손실등을 무시하고서도 증발된 물의 양으로 물의 온도를 15도 낮추기에는 크게 부족합니다 (20%도 되지 않음)

A2) 배출되는 질소의 압력은 대기압(101,325 Pa abs) 보다 약간높은 102,325 Pa abs 정도로 보이는데 수온 40℃, 35℃에서 물의 증기압은 각각 6.74m% 3.23m% (Dry Basis 7.3 m/m%, 3.37m/m%)정도입니다. 이 유량으로 12시간 배출될 수 있는지 확인해 보세요.

평균수분 농도5.5 m/m% (Dry Basis)를 감안, 12 시간동안 (수온과 동일한 온도의)공급질소를 사용하여 포화상태로 증발 배출하는데 필요한 최대 물량(12h)*(30 Nl/min)/(22.4Nl/g-mole)*(5.5m/m%)*18.02g/g-mole*(kg/1000g)*(60min/h) =0.96kg...(3)

공급되는 N2가 증발되는 수증기를 동반하고 상대습도 100%로 배출한다고 하더라도 물의 온도와 같은 온도로 N2를 공급하는 경우 (3)식으로 계산하면 12시간동안 0.96 kg 입니다. 이 양에 해당하는 (1)식의 증발잠열량은 552 kcal로 (2)식에 의한 열량의 46%밖에 되지 않습니다. 상대습도가 떨어지면 그만큼 더 크게 미치지 못합니다.

A3)위의 간단한 두개의 결론를 보더라도 질소를 사용하여 물의 온도를 낮추고자하는 시스템은 합리성이 전혀 없어보입니다 따라서 이전의 답글(1)에 기술한 아래의 내용에 관하여 근본적 검토를 해야 할 것입니다

<(1) 실험하고자 하는 시설이 무슨 목적으로 사용되는지와 왜 현재의 방법을 사용해야하는지를 먼저 설명...>

A1) 탱크 용기, 미보온 상태에 의한 현열 차이는 물의 잠열에 비하여 무시해도 될 요소일 것이고 N2의 냉각효과를 논하고자 한다면 N2의 온도를 가정한 후 (물 증발을 제외한)열전달 효과를 고려해야 하겠지만  N2온도가 물의 온도와 같다고 가정하면 열전달효과는 완전 무시하면 됩니다.  따라서 <물의 증발잠열만 계산>해보면 될 것입니다

증발된 물의 총질량= 0.4 kg,    총증발잠열 =  0.4 *  578 kcal/kg (35℃에서의 잠열)= 231.2 kcal  ....(1)
증발량 무시하고 80kg의 온도를 15도 낮추기 위해 제거해야할 현열 = 80*1*15*= 1200 kcal............(2)

따라서 탱크용기, 온도손실등을 무시하고서도 증발된 물의 양으로 물의 온도를 15도 낮추기에는 크게 부족합니다  (20%도 되지 않음)

A2) 배출되는 질소의 압력은 대기압(101,325 Pa abs) 보다 약간높은 102,325 Pa abs 정도로 보이는데 수온 40℃, 35℃에서 물의 증기압은 각각 6.74m% 3.23m% (Dry Basis 7.3 m/m%, 3.37m/m%)정도입니다.  이 유량으로 12시간 배출될 수 있는지 확인해 보세요.

평균수분 농도5.5 m/m% (Dry Basis)를 감안, 12 시간동안 (수온과 동일한 온도의)공급질소를 사용하여 포화상태로 증발 배출하는데 필요한 최대 물량(12h)*(30 Nl/min)/(22.4Nl/g-mole)*(5.5m/m%)*18.02g/g-mole*(kg/1000g)*(60min/h) =0.96kg...(3)

공급되는 N2가 증발되는 수증기를 동반하고 상대습도 100%로 배출한다고 하더라도 물의 온도와 같은 온도로 N2를 공급하는 경우 (3)식으로 계산하면 12시간동안 0.96 kg 입니다.   이 양에 해당하는 (1)식의 증발잠열량은 552 kcal로 (2)식에 의한 열량의 46%밖에 되지 않습니다.  상대습도가 떨어지면 그만큼 더 크게 미치지 못합니다.

A3)위의 간단한 두개의 결론를 보더라도 질소를 사용하여 물의 온도를 낮추고자하는 시스템은 합리성이 전혀 없어보입니다    따라서 이전의 답글(1)에 기술한 아래의 내용에 관하여 근본적 검토를 해야 할 것입니다

<(1) 실험하고자 하는 시설이 무슨 목적으로 사용되는지와 왜 현재의 방법을 사용해야하는지를 먼저 설명...>