게시판 > 질답게시판 > foaming factor에 관한 질문입니다.

스테파노 Stefano

12-06-05 16:02

(1) "Foaming Factor"라는 용어는 처음 듣는 용어입니다. 이 용어를 접한 부분에서 어떻게 정의하고 어떻게 쓰이고 있는지 먼저 소개바랍니다 혹시 Foaming Tendency, 혹은 Flooding Factor를 의미하고 있는 것은 아닌지 확인해 보세요.

(2) 증류탑에서 "Flooding" 이라는 뜻은 액적이 상승하는 Vapor와 함께 탑의 윗단으로 날아가는 현상을 말합니다. 따라서 Column에서 이 조건으로 운전되지는 않고 이값에 해당하는 (주로)Vapor, Liquid 유량의 최대 몇% 부하까지 운전하도록 설계하느냐을 정해둔 값이 Maximum (Allowable) Flooding (Load)가 됩니다.

(2) Flooding은 액적의 크기와 Vapor의 유속에 의해 결정이 되는데 같은 액적이라고 하여도 Vapor의 유속에 의해 %Flooding (Load)가 결정됩니다. Vapor 질량유량과 온도, 압력이 일정할 때 Vapor의 유속은 바로 Column 단면적에 반비례하기 때문에 Vapor Load가 늘면 Column 유효단면적을 이에 비례하여 늘여주어야 합니다.

Column (유효)단면적은 직경의 제곱에 비례하기 때문에 Column Load 변화의 1/2승에 비례하여 직경이 증가합니다.

(3) <flooding현상이 심해지면 컬럼의 용량을 증가시켜야 한다고 생각했거든요>

이 질문이 명쾌한 질문이 아닙니다.

Column 설계단계에 해당하는 질문이라고 하면
"Flooding이 염려되면 Column의 직경(혹은 단면적)을 늘여야한다"
"Foaming 현상 등에 의해 Flooding 현상이 심한 경우라고 하면 Column 단면적을 늘여주는 게 좋다"라고 해야 맞는 표현이고

Column 운전단계에서 해당하는 질문이라고 하면
"Flooding 현상이 심해지면 Column Vapor Load를 줄여야 한다"라고 해야 맞습니다.

질문에서의 "Column의 용량"이 "Column 단면적"을 의미하는지, "Feed (혹은 Vapor) 유량 (즉 Load)"을 의미하는지 불명확한 질문입니다.

(1) "Foaming Factor"라는 용어는 처음 듣는 용어입니다.  이 용어를 접한 부분에서 어떻게 정의하고 어떻게 쓰이고 있는지 먼저 소개바랍니다   혹시 Foaming Tendency, 혹은 Flooding Factor를 의미하고 있는 것은 아닌지 확인해 보세요.

(2) 증류탑에서 "Flooding" 이라는 뜻은 액적이 상승하는 Vapor와 함께 탑의 윗단으로 날아가는 현상을 말합니다.  따라서 Column에서 이 조건으로 운전되지는 않고 이값에 해당하는 (주로)Vapor, Liquid 유량의 최대 몇% 부하까지 운전하도록 설계하느냐을 정해둔 값이 Maximum (Allowable) Flooding (Load)가 됩니다.

(2) Flooding은 액적의 크기와 Vapor의 유속에 의해 결정이 되는데 같은 액적이라고 하여도 Vapor의 유속에 의해 %Flooding (Load)가 결정됩니다.  Vapor 질량유량과 온도, 압력이 일정할 때 Vapor의 유속은 바로 Column 단면적에 반비례하기 때문에 Vapor Load가 늘면 Column 유효단면적을 이에 비례하여 늘여주어야 합니다.

Column (유효)단면적은 직경의 제곱에 비례하기 때문에 Column Load 변화의 1/2승에 비례하여 직경이 증가합니다.

(3) <flooding현상이 심해지면 컬럼의 용량을 증가시켜야 한다고 생각했거든요>

이 질문이 명쾌한 질문이 아닙니다.

Column 설계단계에 해당하는 질문이라고 하면 
"Flooding이 염려되면 Column의 직경(혹은 단면적)을 늘여야한다"
"Foaming 현상 등에 의해 Flooding 현상이 심한 경우라고 하면 Column 단면적을 늘여주는 게 좋다"라고 해야 맞는 표현이고

Column 운전단계에서 해당하는 질문이라고 하면
"Flooding 현상이 심해지면 Column Vapor Load를 줄여야 한다"라고 해야 맞습니다.

질문에서의 "Column의 용량"이  "Column 단면적"을 의미하는지, "Feed (혹은 Vapor) 유량 (즉 Load)"을 의미하는지 불명확한 질문입니다.

오아시스 yuahra0529

12-06-07 10:26

감사합니다^^ 스테파노님.항상 이렇게 수고해주셔서 감사합니다.

그런데, 답변 중에
" Vapor의 유속은 바로 Column 단면적에 반비례하기 때문에 Vapor Load가 늘면 Column 유효단면적을 이에 비례하여 늘여주어야 합니다."한다고 말씀하셨습니다. 즉, flooding과 diameter는 비례관계를 나타낸다는 말씀아닌가요?

그런데 하이시스 결과를 보았을 때는
max flooding(%)이 커질수록 diameter가 작아지는 반비례 관계를 나타내었습니다.

제가 이해를 잘 못한건지 ㅠㅠㅠ헷갈리네요.

스테파노 Stefano

12-06-07 15:03

(1) Column에서 Flooding 상태로 운전되지 않는 다는 것은 지난 답글에서 설명한 바 있고
이 Flooding 되는 Vapor 유속에 가까우면 가까울수록 Critical Design (임계 설계)에 가깝다는 것이기 때문에 Max (Allowable) Flooding %값을 크게 취하면 직경이 작아지지요.

전방(Flooding 상태)에 가까울수록 마음조리고(Flooding을 염려하고) 살아야 하지만 전방에서 멀어져 있다면(Maximum Flooding 치를 낮게 잡으면) 좀 안심이 되는 것과 같습니다.

즉 직경이 크면 Vapor 유속이 낮아 Flooding에서 멀어져 있지만 반대로
직경이 작으면 Vapor 유속이 커져서 Flooding에 가까와 집니다. 여기서 두번째 절의 순서를 바꾸어서 이야기 하면

"Max Flooding 값을 높이 잡으면 직경이 작아진다"가 되는데 이 말과 질문에서의
<max flooding(%)이 커질수록 diameter가 작아지는 반비례 관계를 나타내었습니다.> 는 것은 완전히 같은 내용이며 "맞는 명제"입니다.

(2) 다시 정리하면
i) Flooding 상태는 액적이 날라가는 상태를 말합니다.
ii) Flooding 상태를 100%라고 보고 이를 기준으로 어느 정도 가까운가를 %로 나타내는 것이 바로 "Flooding %"입니다.
iii) Max Flooding %은 Column 직경을 결정함에 있어서 최대 허용가능한 Flooding%를 의미합니다.
iv) Flooding 상태에 가까울수록(즉 Max Allowable Flooding %값이 클수록) Column의 직경은 작아집니다.

(3) 추가로..Loading 과 Flooding

공기저항이 없다고 가정하고 해발 1000m(H=1000m) 구름속에서 생긴 빗방울(초기속도 0)이 지상에 떨어질때 빗방울의 속도V 를 계산해 보면

2gH = V^2 - Vo^2 = V^2 --> V = (2 g H)^0.5 = (2*9.8 m/s^2*1000m)^0.5 = 140 m/s

빗방울이 이 속도로 얼굴을 때린다면 빗물방울의 속도는 야구공 속도정도 된다는 이야기인데 그렇다면 지상의 나뭇잎은 비만 내리면 구멍투성이가 될 것입니다. 그러나 실제로는 (빗방울 크기에 따라 달라지지만) 이 값의 약 1/20에 지나지 않습니다. 그리되는 이유는 액방울의 속도가 클수록 마찰정항과 Drag Force가 커지기 때문입니다. 따라서 입자의 속도는 증가하다가 "종말속도(Terminal Velocity)"에 도달하면 더이상 속도가 증가하지 않게 됩니다.

증류탑에서도 액적의 종말속도가 Vapor 상승속독와 같아지면 액방울은 떨어지지 않고 제자리에 둥둥 떠있게 됩니다. 이 상태를 "Loading 상태"라고 하는데 Vapor 유속이 이 종말속도보다 커지면 액은 중력을 거슬러 탑상부로 달아나는데 이 상태를 바로 Flooding 상태라고 부르는데 수학적으로는 이 경계치에 해당하는 속도가 바로 "Terminal Velocity"가 되지요.

(4) Flooing Velocity에서의 액적의 크기??
Terminal Velocity를 언급하려면 액적의 방울 크기를 빼놓을 수가 없는데 언뜻 들어본 기억으로는 액적방울의 크기가 0.3mm를 기준으로 하는 것으로 생각되는데 이의 근거를 찾아 보지 못했습니다.

혹시 독자들 중에 이에 대한 자료나 출처를 알고 있으면 답글로 소개바랍니다.

(1) Column에서 Flooding 상태로 운전되지 않는 다는 것은 지난 답글에서 설명한  바 있고
이 Flooding 되는 Vapor 유속에 가까우면 가까울수록 Critical Design (임계 설계)에 가깝다는 것이기 때문에 Max (Allowable) Flooding %값을 크게 취하면 직경이 작아지지요.

전방(Flooding 상태)에 가까울수록 마음조리고(Flooding을 염려하고) 살아야 하지만 전방에서 멀어져 있다면(Maximum Flooding 치를 낮게 잡으면) 좀 안심이 되는 것과 같습니다.

즉 직경이 크면 Vapor 유속이 낮아 Flooding에서 멀어져 있지만 반대로 
직경이 작으면 Vapor 유속이 커져서 Flooding에 가까와 집니다.   여기서 두번째 절의 순서를 바꾸어서 이야기 하면

"Max Flooding 값을 높이 잡으면 직경이 작아진다"가 되는데 이 말과 질문에서의
<max flooding(%)이 커질수록 diameter가 작아지는 반비례 관계를 나타내었습니다.> 는 것은 완전히 같은 내용이며 "맞는 명제"입니다.

(2) 다시 정리하면
  i) Flooding 상태는 액적이 날라가는 상태를 말합니다.
  ii) Flooding 상태를 100%라고 보고 이를 기준으로 어느 정도 가까운가를 %로 나타내는 것이 바로 "Flooding %"입니다.
  iii) Max Flooding %은 Column 직경을 결정함에 있어서 최대 허용가능한 Flooding%를 의미합니다.
  iv) Flooding 상태에 가까울수록(즉 Max Allowable Flooding %값이 클수록) Column의 직경은 작아집니다.

(3) 추가로..Loading 과 Flooding

공기저항이 없다고 가정하고 해발 1000m(H=1000m) 구름속에서 생긴 빗방울(초기속도 0)이 지상에 떨어질때 빗방울의 속도V 를 계산해 보면

2gH = V^2 - Vo^2 = V^2  -->    V = (2 g H)^0.5 = (2*9.8 m/s^2*1000m)^0.5 = 140 m/s  
  
빗방울이 이 속도로 얼굴을 때린다면 빗물방울의 속도는 야구공 속도정도 된다는 이야기인데 그렇다면 지상의 나뭇잎은 비만 내리면 구멍투성이가 될 것입니다.   그러나 실제로는 (빗방울 크기에 따라 달라지지만) 이 값의 약 1/20에 지나지 않습니다.   그리되는 이유는 액방울의 속도가 클수록 마찰정항과 Drag Force가 커지기 때문입니다.   따라서 입자의 속도는 증가하다가 "종말속도(Terminal Velocity)"에 도달하면 더이상 속도가 증가하지 않게 됩니다.

증류탑에서도 액적의 종말속도가 Vapor 상승속독와 같아지면 액방울은 떨어지지 않고 제자리에 둥둥 떠있게 됩니다.  이 상태를 "Loading 상태"라고 하는데 Vapor 유속이 이 종말속도보다 커지면 액은 중력을 거슬러 탑상부로 달아나는데 이 상태를 바로 Flooding 상태라고 부르는데 수학적으로는 이 경계치에 해당하는 속도가 바로 "Terminal Velocity"가 되지요.

(4) Flooing Velocity에서의 액적의 크기??
Terminal Velocity를 언급하려면 액적의 방울 크기를 빼놓을 수가 없는데 언뜻 들어본 기억으로는 액적방울의 크기가 0.3mm를 기준으로 하는 것으로 생각되는데 이의 근거를 찾아 보지 못했습니다.

혹시 독자들 중에 이에  대한 자료나 출처를 알고 있으면 답글로 소개바랍니다.

오아시스 yuahra0529

12-06-08 15:13

와역시 스테파노님 ㅠㅠㅠ 감사합니다!!!!

절대지존 dksqjawjs

14-09-18 08:55

혹시 CYCLE WATER에 FOAMING이 일어나거나 COLUMN에 FLOODINg이 일어나면 압력차의 증가가 나타난다는데 왜 그런건지 설명좀 부탁드립니다!