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스테파노 Stefano

24-02-14 05:28

1. 반응기에 물이 들어있는 경우 내부 압력은 온도에 따른 물의 증기압으로 정해집니다 질문에서 언급하는 80도와 1kg/cm2g의 온도는 맞지 않는 조건입니다.

2. 용기 내의 물질이 들어있고 반응에 의해 물이 생성되는 경우 반응기 내 온도조건에서의 (탈수)반응속도에 의해 물이 제거되는 소요시간이 결정됩니다.

1의 조건에서 반응기 내에 진공을을 걸어 30 torr로 유지하면서 물을 제거하면 물의 모두 증발헤서 제거될 때까지 온도는 일정하게 유지되고 물이 제거되는 속도는 진공펌프의 용량에 의해 결정되고 압력과 온도가 일정하게 되도록 일정한 가열열량이 필요합니다. 이 경우, 초기승온시간, 초기 감압소요시간을 무시하고 100kg 중 95 kg에 해당하는 물의 실제부피를 모두 진공펌프로 제거하는데 필요한 시간을 계산하면됩니다. 가열총 열량은 95kg의 물을 30torr에서의 증발잠열을 곱하면 됩니다. 가열속도는 전체의 열량을 소요시간으로 나누면 됩니다 (1)진공펌프 용량(가정) (2) 제거되는 물의총 부피 (3)소요시간 (4) 가열속도를 계산하여 답글로 올려보세요. 가열속도가 늦으면 증발 온도가 떨어지면서 진곧도가 올라가 부피가 늘어나게 되고 가열속도가 빠르면 증발온도가 높아지고 증발부피가 줄어

haha0912 haha0912

24-02-14 07:58

(1) 500m3/hr
(2) 95kg/(18kg/kg-mole)=5.277kg-mole*22.4m3/kg-mole*(273/(273+120)*(760/30) = 2,080m3
(3) 물의 실제부피를 모두 진공펌프로 제거하는데 필요한 시간

-> 즉, 실제 2hr이라고 하면 해당 시간이 이론적으로 적절한 시간인지 계산하기 위해 문의드렸습니다.

스테파노 Stefano

24-02-15 07:08

(1) 1의 조건에서의 온도는 물의 증기압이 30 torr 될때의 온도입니다. 약 30도 라고 가정하여 계산하면 ( 부피계산에 온도가 잘못되어 있고 분모분자가 바뀌어 있습니다.)

(95/18.02)*22.4*(760/30)*(303/273)=3320m3 진공펌프 용량 500 m3/h 가정하면 면 6.6h 소요 가열속도는 전 열량을 6.6h로 나눈 속도로 가열하면 됨. 가열하지 않고 진공만 걸어주면 온도는 아주 낮아지고 진공도는 더 올라가며 부피가 크게증가하고 증발시간 증가

진공걸 필요없이 대기압에서 가열하여 물을 증발하는 경우에도, 전체증발열량을 가열속도로 나누면 소요시간이 계산됨 (열이 가해지지 않으면 증발되지 않음, 증발잠열은 압력에 따라 달라짐)

(2) 이전 답글에서 2의 조건에서 설명했던 필자의 답글이 중간에 잘려있었습니다 2 의 조건에서는 진공펌프로 배출하는 속도에 의해 결정되는 것이 아니고 반응속도에 의해 정해집니다

필요한 소요시간은 시스템조건 (온도, 압력, 가열속도,)이 어떻에 운전되고 있느냐에 달려있습니다.

haha0912 haha0912

24-02-15 09:36

1. 만약 초기온도가 25℃에서 승온 후 120℃되고나서 진공펌프를 운전할 때
95kg/(18kg/kg-mole)=5.277kg-mole*22.4m3/kg-mole*(120+273)/273*(760/30) = 4,311m3 이 아닌지요?

2. 4,311m3/500m3/hr = 8.6hr의 의미는 95kg를 탈수하는데 소요되는 소요시간으로 보면 될련지요?

3. 진공걸 필요없이 대기압에서 120℃로 승온할 경우, 전체증발열량에 가열속도를 나누면 된다고하셨는데,
소요시간을 계산하기위한 가열속도는 어떻게 계산이 이루어지는지요? (소요시간을 모른다는 가정입니다.)

스테파노 Stefano

24-02-17 19:21

A1 숫자는 맞더라도..
<..95kg/(18kg/kg-mole)=5.277kg-mole*22.4m3/kg-mole*(120+273)/273*(760/30) = 4,311m3 ?? > 이련식으로 등호를 사용해서는 안됩니다. 등호의 좌측은 kg-mole이고 우측은 부피이고. 따라서 등호의 좌변은 <전체 증발량의 120도 30 torr에서의 부피>라고 해두고 계산하도록 하세요.

A2. 500 m3/hr의 배경을 알수 없지만, 계산상으로 전체부피를 시간당 배출유량으로 나눈 값이므로 t [hr] = (4311 m3) / (500 m3/h) = 8.6 hr 맞습니다.

A3. 물을 증발시키려 하거나 반응에의해 물을 생성하게 하기위해 필요한 에너지(열량), 배출되어야 하는 전체의 질량, 혹은 전체 부피를 계산하고나서 소요시간을 계산하기 위해 가열(전열)속도, 배출(질량)유량, 배출(부피)유량 등으로 나누어 소요시간은 구하면 되는데 어느 방법을 사용하더라도 가열속도, 펌핑유량 등이 결정되지 않으면 소요시간은 알 수 없습니다.

증발소요시간 = (증발량, kg)/(증발속도, kg/h)
증발소요시간 = (총증발열량, kcal)/(가열속도, kcal/h)
펌핑소요시간 = (펌핑량, kg)/(펌핑속도, kg/h)
진공배출시간 = (배출량, m3)/(배출속도, m3/h)
반응소요시간 = (생성량, kg)/(생성반응속도, kg/h)

위 어느 방법을 사용하든지 각 수식 등호 우측의 분모에 해당하는 값을 알수 없으면 소요시간은 계산되지 않겠지요. 증발하려면 가열해야하고 증발되는 부피를 대기압 상태에서 달아나도록 하면 뚜껑을 열어두거나 방출밸브를 열어두거나 증발되는 부피를 펌프로 배출해야 됩니다. 단, 배출압력이 결정되면 그에 따라 증발온도가 결정됩니다.

A4. 결론적으로..

물만 들어있는 용기에 30 torr의 진공을 걸어주면 30도(?) 정도에서 증발이 일어나기 시작합니다. 그 증발조건을 유지하면서 원하는 양을 모두 증발하려면 1)증발에 필요한 열량을 가해주어야 하고 2) 용기내 압력을 일정하게 유지하려면 (증발되는 속도에 맞추어 일정하게) 진공을 걸어주어야 하며, 3) 반응이 일어나는 속도를 유지하는 조건(반응온도)을 만들어주어야 하고 일정하게 유지되는 온도, 압력, 증발, 반응 속도는 일정하게 가열해 주는 가열속도에 의해 결정됩니다.

단순히 위 A3의 어느 수식 하나만으로 계산되는 것은 아닙니다. (질문에서 500 m3/h가 사용된 배경을 찾아보세요)

A2.  500 m3/hr의 배경을 알수 없지만, 계산상으로 전체부피를 시간당 배출유량으로 나눈 값이므로     t  [hr] = (4311 m3) / (500 m3/h) = 8.6 hr  맞습니다.

A3.  물을 증발시키려 하거나 반응에의해 물을 생성하게 하기위해 필요한 에너지(열량),  배출되어야 하는 전체의 질량, 혹은 전체 부피를 계산하고나서  소요시간을 계산하기 위해 가열(전열)속도,  배출(질량)유량, 배출(부피)유량 등으로 나누어 소요시간은 구하면 되는데 어느 방법을 사용하더라도   가열속도, 펌핑유량 등이 결정되지 않으면 소요시간은 알 수 없습니다.

증발소요시간 = (증발량, kg)/(증발속도, kg/h)
증발소요시간 = (총증발열량, kcal)/(가열속도, kcal/h)
펌핑소요시간 = (펌핑량, kg)/(펌핑속도, kg/h)
진공배출시간 = (배출량, m3)/(배출속도, m3/h)
반응소요시간 = (생성량, kg)/(생성반응속도, kg/h)

위 어느 방법을 사용하든지 각 수식 등호 우측의 분모에 해당하는 값을 알수 없으면 소요시간은 계산되지 않겠지요.  증발하려면 가열해야하고 증발되는 부피를 대기압 상태에서 달아나도록 하면 뚜껑을 열어두거나  방출밸브를 열어두거나  증발되는 부피를 펌프로 배출해야 됩니다.    단, 배출압력이 결정되면 그에 따라 증발온도가 결정됩니다.

A4. 결론적으로..

물만 들어있는 용기에 30 torr의 진공을 걸어주면 30도(?) 정도에서 증발이 일어나기 시작합니다.  그 증발조건을 유지하면서 원하는 양을 모두 증발하려면  1)증발에 필요한 열량을 가해주어야 하고  2) 용기내 압력을 일정하게 유지하려면 (증발되는 속도에 맞추어 일정하게) 진공을 걸어주어야 하며, 3) 반응이 일어나는 속도를 유지하는 조건(반응온도)을 만들어주어야 하고  일정하게 유지되는 온도, 압력, 증발, 반응 속도는 일정하게 가열해 주는 가열속도에 의해 결정됩니다.

단순히 위 A3의 어느 수식 하나만으로 계산되는 것은 아닙니다.    (질문에서 500 m3/h가 사용된 배경을 찾아보세요)