게시판 > 질답게시판 > Plant Air 배관 압력변화에 따른 유량 계산 방법 질문

스테파노 Stefano

19-10-01 14:48

(1) 다른 Air 사용처에서 사용량이 불변이고 B지점에서 사용량이 없는 상태에서 해당 열교환기만 Flushing 할 경우 압력이 안전화 된 후의 압력이라고 한다면 계산은 A~B 구간의 압력차 만을 이용하여 계산하면 간단한 수식으로 대략의 유량을 계산할 수 있지만 정확한 계산을 위해서는 시행오차의 방법이 사용되어야 합니다. A~B구간은 압력차가 아주 크지 않아서 개략계산시 오차가 크지 않지만 B~C 구간은 압력차가 커서 정확한 계산을 위해서는 압력손실 구간을 가정하고 나누어 지정유량이 나올때 까지 유량을 가정해서 유량을 찾아내야 하기 때문에 계산이 아주 복잡해집니다.

(2) 질문에서 B지점에서의 압력이 A지점보다 높은데 혹시 다음 조건이 잘못기록된 것 아닙니까? 확인해 보세요.
*초기 : A지점 7.4 barg, B지점 7.33 barg, C지점 ?? barg
*Flushing: A지점 7.28 barg, B지점 5.8 barg, C지점 ?? barg

(3) 초기 (Flushing전) A~B 구간 4" 240 m 거리의 배관에서의 압력차와 유량과의 관계

초기유량 Qo, 초기 드럼압력 7.4 barg에서 A~B구간 압력차 = ΔPo_A~B .......(1)
Flushing시 유량 Q1, 7.28 barg(??)에세 A~\B구간 압력차 = ΔP1_A~B .......(2)

Air Flushing 유량(증가유량) = Q1-Qo ..........................................................(3)

위 각각의 경우 유량을 구하여 그 차를 구하면 증가된 유량이 계산되고 이 유량이 Flushing에 의해 증가된 유량이라고 계산하면 되겟지요.

(4) Air 유량 계산은 CRANE Co. (현 Ingersoll-Rand) TP 410M (SI Unit, 1982) Appendix B-14에 7 barg 15℃에서의 Air Flow에 관한 <Pipe Size-유량-압력차>의 관계식이 나와 있습니다. 이로부터 유량을 계산할 수 있습니다.

예) 7.33 bar에서 A-B간 차압 (7.4-7.33)을 7 barg에서의 차압으로 환산: 0.07*(7+1.013)/(7.33+1.013) =0.0672 bar

Air 7 barg Chart에서 압력차가 유사한 두개의 유량으로부터 보간법으로 계산
4" Sch40 Pipe -->0.062 bar-->34 Sm3/min (at 1 bara, 15℃)
4" Sch40 Pipe --->0.070bar-->36 Sm3/min (at 1 bara, 15℃)

위의 두점에서 0.0672 bar차압에서의 유량을 1차식 보간법으로 계산 즉 34+ (36-34)*(0.0672-0.062)/(0.070-0.062)=35.25 Sm3/min

마찬가지로 변경후 차압을 기준으로 유량을 계산해서 증가된 유량을 알아내면 됩니다.

(2) 질문에서 B지점에서의 압력이 A지점보다 높은데  혹시 다음 조건이 잘못기록된 것 아닙니까?  확인해 보세요.
*초기     :  A지점 7.4 barg,    B지점 7.33 barg, C지점 ?? barg
*Flushing:  A지점 7.28 barg,   B지점 5.8 barg,  C지점 ?? barg

(3) 초기 (Flushing전) A~B 구간 4" 240 m 거리의 배관에서의 압력차와 유량과의 관계

초기유량 Qo,  초기 드럼압력  7.4 barg에서 A~B구간 압력차 =   ΔPo_A~B  .......(1)    
Flushing시 유량 Q1,  7.28 barg(??)에세 A~\B구간 압력차  =     ΔP1_A~B   .......(2)
 
Air Flushing 유량(증가유량) = Q1-Qo ..........................................................(3)

위 각각의 경우 유량을 구하여 그 차를 구하면 증가된 유량이 계산되고 이 유량이 Flushing에 의해 증가된 유량이라고 계산하면 되겟지요.

(4) Air 유량 계산은 CRANE Co. (현 Ingersoll-Rand) TP 410M (SI Unit, 1982)  Appendix B-14에 7 barg 15℃에서의 Air Flow에 관한 <Pipe Size-유량-압력차>의 관계식이 나와 있습니다.    이로부터 유량을 계산할 수 있습니다.

예) 7.33 bar에서 A-B간 차압 (7.4-7.33)을 7 barg에서의 차압으로 환산:     0.07*(7+1.013)/(7.33+1.013) =0.0672 bar

Air 7 barg Chart에서 압력차가 유사한 두개의 유량으로부터 보간법으로 계산  
4" Sch40 Pipe -->0.062 bar-->34 Sm3/min  (at 1 bara, 15℃)
4" Sch40 Pipe --->0.070bar-->36 Sm3/min  (at 1 bara, 15℃)

위의 두점에서 0.0672 bar차압에서의 유량을 1차식 보간법으로 계산  즉   34+ (36-34)*(0.0672-0.062)/(0.070-0.062)=35.25 Sm3/min

마찬가지로 변경후 차압을 기준으로 유량을 계산해서 증가된 유량을 알아내면 됩니다.

r34sky r34sky

19-10-08 10:23

답변 확인이 늦었습니다.

우선 압력 조건은 압력계를 이용해 측정한 값이며 올바르게 기록된 것입니다.
오차로 추정되며 A지점에서도 7.4bar로 보시면 무방할 것 같습니다.
그리고 생각보다 계산 방법이 복잡하네요. 차근차근 공부해서 풀어보도록 하겠습니다.

답변 감사드립니다.

Stefano

19-10-10 00:19

(1) 계산방법을 간단히 요약하자면..

용량이 늘기전(Case "1") 특정구간의 배관에서 <차압1>과 <관경> 및 <관길이>를 이용하여 그 <차압1>을 나타날 때의 <유량1>을 계산하고

마찬가지로 유량이 늘어난 후(Case "2") 동일 관경, 관길이 구간에서 <차압2>를 나타낼 때의 <유량2>를 구해놓고

<유량2>에서 <유량1>의 값을 빼면 증가된 유량이 되고 이 증가된 유량이 바로 Flushing을 위해 필요한 공기량이 되는 것이지요

(2) 문제는 <차압1> 또는 <차압2>은 알고 있지만 유량을 모르기 때문에 차압계산이 안된다는 것에 있습니다.

따라서 유량관련 서적에서 Darcy (Fanning or Moody) Equation을 이용하여 모르고 있는 <유량> 값을 가정해 보고 이 유량이 해당 배관의 구간을 흘러갈 깨 <차압>이 얼마되는 가를 계산해 보는 것입니다. 모르는 유량값을 몇차려 임의의 값으로 정한다음 그 유량에서의 차압이 실제 걸리는 <차압1> 또는 <차압2>값과 같아지면 그 임의로 정한 값이 맞는 값이 되지요.

이러한 계산 방법이 바로 Trial-and-Error 풀이 방법입니다. 설명은 복잡한듯하고 계산이 어려운 듯하나 계산은 아주 간단한 계산을 수차례 반복하는 일이 번거로울 뿐 어려운 작업은 아닙니다.

환장해 onni22

19-12-22 04:48

(A)7.3 barg >> 3.5ton/h & 415m3/h (with 3inch , STD thickness>> (B) 5.8 barg >> 0.9ton/h & 326m3/h (with 1 1/2inch , STD thickness>> (C) 0.5barg

*공정도를 보지 못해서 배관 구성이나 두께는 알 수 없는 조건에서 일반적인 상태로 가정했습니다.
- 측정을 하신 압력조건을 현재 250m 떨어진 배관길이와 관경을 토대로 역계산하면 (B) 지점에서는 (C)가 아닌 다른 곳으로 Air가 빠져가야지만 Mass Balance가 맞습니다. 그렇지 않다면 압력이 5.8barg보다 높아야 합니다. (B)에서 (C)가 아닌 다른 곳으로 빠져나가는 유량은 2.6 ton/h 정도로 전체 유량의 75%에 해당합니다.

To C로의 Branch라고 표현하셨기에 위 가정을 하였습니다.