게시판 > 질답게시판 > Total condenser의 Equalizing line

스테파노 Stefano

17-06-21 10:23

(1) 우선 Equalizing Line의 기능을 먼저 이해해야 이 관의 필요성에 대해 수긍이 갈 것입니다.

Condenser에서 응축되는 Condensate는 Condensate 관을 통해 Receiver (Reflux) Drum으로 흘러들어가도록 연결되는데 이 때 Receiver Drum에 흘러들어가는 액의 부피만큼의 증기는 밖으로 배출해 주어야 합니다. 그렇지 않으면 Condenser와 Reciver Drum간에 약간의 (액두만큼의)압력차가 생김으로써 1)액이 Condenser Drum에 남아 있게되거나 2)액의 흐름이 균일하지 않아서 3) 전열면적이 흔들려 Condenser의 압력이 흔들려 Column 운전상태가 불안정해 질 수 있습니다.

이를 방지하기 위해 Receiver Drum의 Vapor 영역과 Condenser의 Vapor 영역을 연결해 주는 관이 바로 "Equalizing Line"입니다.

이 관의 다른 이름은 "균압관(Pressure Equalizing Line)"이라고 하는 것처럼 용기간의 압력을 동일하게 유지하는 목적으로 사용됩니다. 일단 용기간의 압력이 동일하다면 Condensate 관에서의 흐름은 Static Head차만으로 흐를 수 있습니다.

A1) 이제 질문으로 돌아가서..

이 관이 Vapor영역에서 연결되지 않고 Condenser의 액이 접하는 곳에 연결되었다거나 관 끝이 Receiver의 액에 담겨져 있다면 Equalizing 관에 액이 채워질 수 있겠지요. 이 상대가 되면 Equalizing 효과가 떨어진다는 것을 말하는 것입니다. 균압관이 액과 접하게 되면 Condensate 관은 (Vapor 역배출할 필요가 없으므로)액이 가득차 한방향으로 흐를 수 있다는 뜻이지요.

질문에 첨부된 도면에서는 Total Condenser는 잠열만 제거하고 추가냉각은 Trim Cooler에서 하도록 구성된 시스템입니다.
그림 Case 1에서 언급하고 있는 Line은 Equalizing Line이 아니고 Seal Loop Line에 해당합니다. 즉 Total Condenser 내에서도 Subcooling이 일어날 수 있도록 운전되는 경우입니다. 언급한 "450 mm정도" 라는 수치는 Condenser에 액을 일정량 담아두기 위한 최소한의 높이에 해당합니다. Equalizing Line은 별로도 Siphon 현상이 일어나지 않도록 Seal Loop 상단과 Condenser를연결시키는 관으로 별도 해결해야 합니다.

Case 2로 설치하면 Trim Cooler가 액으로 완전히 채워지지 않고 운전될 수가 있고 주기적으로 Siphon 현상이 발생되기 때문에 운전이 곤란해 집니다. Trim Cooler에 액이 완전히 채우질 수 있도록 하는 Seal Loop와 Siphon 방지를 위한 Equalizing Line이 별도로 필요합니다.

질문에서 <...Rundown pipe가 liquid full이 되지 않도록 design하기 위함이라 알고...>라고 적혀있는데 일단 Equalizing이 되어 있다면 Condensate Line은 가득차 Single Phase로 흐르면 오히려 좋은 것이고, 설령 Two Phase로 흐르더라도 흐름에 지장을 없을 것이므로 염려할 필요는 없습니다.

즉, Equalizing Line의 목적이 Rundown Pipe의 Liquid Full상태흐름이었는데.. <..liquid full이 되지 않도록 design..>으로 이해하려 한다는 것은 무언가를 잘못 이해하고 있는 것입니다.

A2) Trim Cooler는 주로 Reflux Pump Discharge Pump에서 Distillate를 강제로 배출하면서 Sub-cooling 하는 방법으로 주로 사용되기 때문에 기본적으로 액이 가득차 흐르는 열교환기 입니다 . Equalizing과 관련지을 필요가 없습니다.

Condenser와 Receiver를 연결해주는 방법이 하나만 있는 것이 아닙니다. Total Condenser에만 해당되는 것도 아닙니다. 두 장치가 아예 하나로 묶어진 경우도 있고 두 관의 연결이 아주 커다란 연결관으로 바짝 붙어 있는 경우, 그리고 두 장치가 아주 멀리 떨어져 설치되는 경우도 있습니다. Condensate의 온도를 Subcooling 하는 경우라면 Trim Cooler가 별도로 설치되어 있지 않고 Condenser내에 Subcooling Zone(tube)가 함께 들어있는 경우도 있습니다. 이런 경우에는 Condenser에 액을 남겨둘 수 있도록 Condensate 배출관을 Seal-Loop로 매출하고 Seal Loop 상단부에 Equalizing Line이 연결됩니다.

(2) "Equlizing Line"이라는 키워드를 먼저 생각에 담아두고 시스템을 이해하려고 하면 어디서부터 손대야 할 지 감이잡히지 않겠지만 시스템이 운전될 때 어떤 일들이 벌어질 수 있을까를 생각하게 되면 필요에 의해서 그 관이 필요하다는 결론에 도달하게 됩니다. 목적과 수단의 순서가 바뀌면 "배가 산으로 가는" 현상이 나타납니다.

이런 여러가지 연결구도는 공정설계자가 의도한 대로 만들어진 것이지요. 기본설계자의 설계의도에 맞다면 그것이 맞는 것이고 그 설계의도에 맞으면서 운전이 편리하고 안전하도록 시스템을 구성함이 상서설계자의 몫에 해당합니다.

(1) 우선 Equalizing Line의 기능을 먼저 이해해야 이 관의 필요성에 대해 수긍이 갈 것입니다.

Condenser에서 응축되는 Condensate는 Condensate 관을 통해 Receiver (Reflux) Drum으로 흘러들어가도록 연결되는데 이 때 Receiver Drum에 흘러들어가는 액의 부피만큼의 증기는 밖으로 배출해 주어야 합니다.  그렇지 않으면  Condenser와 Reciver  Drum간에 약간의 (액두만큼의)압력차가  생김으로써  1)액이 Condenser Drum에 남아 있게되거나  2)액의 흐름이 균일하지 않아서 3) 전열면적이 흔들려 Condenser의 압력이 흔들려 Column 운전상태가 불안정해 질 수 있습니다.

이를 방지하기 위해 Receiver Drum의 Vapor 영역과 Condenser의 Vapor 영역을 연결해 주는 관이 바로 "Equalizing Line"입니다.

이 관의 다른 이름은 "균압관(Pressure Equalizing Line)"이라고 하는 것처럼 용기간의 압력을 동일하게 유지하는 목적으로 사용됩니다.   일단 용기간의 압력이 동일하다면 Condensate 관에서의 흐름은 Static Head차만으로 흐를 수 있습니다.

A1) 이제 질문으로 돌아가서..

이 관이 Vapor영역에서 연결되지 않고 Condenser의 액이 접하는 곳에 연결되었다거나 관 끝이 Receiver의 액에 담겨져 있다면 Equalizing 관에 액이 채워질 수 있겠지요.  이 상대가 되면 Equalizing 효과가 떨어진다는 것을 말하는 것입니다.   균압관이 액과 접하게 되면 Condensate 관은 (Vapor 역배출할 필요가 없으므로)액이 가득차 한방향으로 흐를 수 있다는 뜻이지요.

질문에 첨부된 도면에서는 Total Condenser는 잠열만 제거하고 추가냉각은 Trim Cooler에서 하도록 구성된 시스템입니다.  
그림 Case 1에서 언급하고 있는 Line은 Equalizing Line이 아니고 Seal Loop Line에 해당합니다. 즉 Total Condenser 내에서도 Subcooling이 일어날 수 있도록 운전되는 경우입니다.  언급한 "450 mm정도" 라는 수치는  Condenser에 액을 일정량 담아두기 위한 최소한의 높이에 해당합니다.    Equalizing Line은 별로도 Siphon 현상이 일어나지 않도록 Seal Loop 상단과 Condenser를연결시키는 관으로 별도 해결해야 합니다.

Case 2로 설치하면 Trim Cooler가 액으로 완전히 채워지지 않고 운전될 수가 있고 주기적으로 Siphon 현상이 발생되기 때문에 운전이 곤란해 집니다.   Trim Cooler에 액이 완전히 채우질 수 있도록 하는 Seal Loop와 Siphon 방지를 위한 Equalizing Line이 별도로 필요합니다.    
 
 질문에서 <...Rundown pipe가 liquid full이 되지 않도록 design하기 위함이라 알고...>라고 적혀있는데  일단 Equalizing이 되어 있다면  Condensate Line은 가득차 Single Phase로 흐르면 오히려 좋은 것이고, 설령 Two Phase로 흐르더라도 흐름에 지장을 없을 것이므로 염려할 필요는 없습니다.

즉,  Equalizing Line의 목적이 Rundown Pipe의 Liquid Full상태흐름이었는데..  <..liquid full이 되지 않도록 design..>으로 이해하려 한다는 것은 무언가를 잘못 이해하고 있는 것입니다.

A2) Trim Cooler는 주로 Reflux Pump Discharge Pump에서 Distillate를 강제로 배출하면서 Sub-cooling 하는 방법으로 주로 사용되기 때문에  기본적으로 액이 가득차 흐르는 열교환기 입니다 . Equalizing과 관련지을 필요가 없습니다.

Condenser와 Receiver를 연결해주는 방법이 하나만 있는 것이 아닙니다.  Total Condenser에만 해당되는 것도 아닙니다.  두 장치가 아예 하나로 묶어진 경우도 있고 두 관의 연결이 아주 커다란 연결관으로 바짝 붙어 있는 경우,   그리고 두 장치가 아주 멀리 떨어져 설치되는 경우도 있습니다.   Condensate의 온도를 Subcooling 하는 경우라면 Trim Cooler가 별도로 설치되어 있지 않고 Condenser내에 Subcooling Zone(tube)가 함께 들어있는 경우도 있습니다.   이런 경우에는 Condenser에 액을 남겨둘 수  있도록 Condensate 배출관을 Seal-Loop로 매출하고 Seal Loop 상단부에 Equalizing Line이 연결됩니다.

(2) "Equlizing Line"이라는 키워드를 먼저 생각에 담아두고 시스템을 이해하려고 하면 어디서부터 손대야 할 지 감이잡히지 않겠지만 시스템이 운전될 때 어떤 일들이 벌어질 수 있을까를 생각하게 되면 필요에 의해서 그 관이 필요하다는 결론에 도달하게 됩니다.     목적과 수단의 순서가 바뀌면 "배가 산으로 가는" 현상이 나타납니다.

이런 여러가지 연결구도는 공정설계자가 의도한 대로 만들어진 것이지요.   기본설계자의 설계의도에 맞다면 그것이 맞는 것이고 그 설계의도에 맞으면서 운전이 편리하고 안전하도록 시스템을 구성함이 상서설계자의 몫에 해당합니다.