게시판 > 질답게시판 > 질소 압력, 관경 알고 유량구하기 질문입니다 !!!

스테파노 Stefano

16-07-01 16:12

(1) 공급질소 압력 그대로 배관, 노즐, 및 액을 통과하도록 하게 한다면 공급관 크기에서 음속가까운 속도로 흐를 것이므로 양이 무척 클 뿐만 아니라 그 양이 많다면 심지어 액이 모두 날아가 버릴 수도 있습니다.

그때 흐르는 최대의 유량은 저항이 가장 큰 밸브전후에서의 압력차에 의해 결정되는 유량이 되는데 밸브 전, 후에서 공급 절대압력의 비로 1/2배이하로 떨어지면 음속에 도달하기 때문에 공급량이 너무 많으면 액이 남아있지 않을 뿐더러 사용질소량도 엄청나기 때문에 그리하면 안되겠지요.

Orifice 전후에서도 압력차가 크면 Orifice 구멍을 음속으로 통과한다고 보고 계산하면 됩니다.

Q = A* vs ...............(1)

Q =공급절대압력의 약 1/2 절대압력에서의 유량, A=Orifice 단면적, vs= 음속 = Orifice 구멍통과속도 (가정), 질량유량으로 구하려면 이 부피유량에 팽창 후 밀도를 곱해주면 됩니다.

(2) Gas 공급 Tip 모양을 여러개의 Orifice 노즐로 하거나 Sintered Metal 혹은 Sintered Glass 등으로 선택하면 Gas를 비교적 골고루 공급할 수 있을 것입니다.

단순히 오리피스 계산이라고 하면 Orifice 유량계산식을 사용하면 됩니다만 Orifice 통과 차압은 대략 (공급 가스절대압 - 액의 정압)이 된다고 Orifice 단면은 노즐구경의 면적을 구하면 되겠지요.

Gas Orifice의 계산은 팽창계수가 사용되고, 밀도가 압력에 따라 달라지기 때문에 좀 복잡한 수식을 사용합니다. 이곳을 찾아보세요. Orifice 수량이 여러개라면 전체의 단면적을 A로 취해야 합니다.

Q= C*Y*A*[2 * g(ΔP)/SG]^0.5 .........................(1)

C=Ofifice 계수, Y=팽창계수 (= 압력비와 비열비,k로부터 계산), A= 오리피스 단면적, SG=공급압력에서의 가스밀도, g=중력가속도, ΔP=압력차
<http://www.lmnoeng.com/Flow/SmallOrificeGas.php 참조>

(3) 적정 공간속도로부터 계산..
이 때의 공급량을 구하는 것이 목적일 터인데 액의 부피(V)대비 가스유량(Q)의 비 이를 공간속도(Space Velocity, SV)라고 하는데 해당공정 시스템 특성에 따라 최적값이 존재합니다.

공간속도, SV = Q / V ..............(1) V=액의 부피, Q=기체유량, SV = 공간속도 (1/time)

공급가스유량, Q = (SV) * V ........(2)

(1) 공급질소 압력 그대로 배관,  노즐, 및 액을 통과하도록 하게 한다면 공급관 크기에서 음속가까운 속도로 흐를 것이므로 양이 무척 클 뿐만 아니라 그 양이 많다면 심지어 액이 모두 날아가 버릴 수도 있습니다.

그때 흐르는 최대의 유량은 저항이 가장 큰 밸브전후에서의 압력차에 의해 결정되는 유량이 되는데 밸브 전, 후에서 공급 절대압력의 비로 1/2배이하로 떨어지면 음속에 도달하기 때문에  공급량이 너무 많으면 액이 남아있지 않을 뿐더러 사용질소량도 엄청나기 때문에 그리하면 안되겠지요.

Orifice 전후에서도 압력차가 크면 Orifice 구멍을 음속으로 통과한다고 보고 계산하면 됩니다.

Q = A* vs  ...............(1)

Q =공급절대압력의 약 1/2 절대압력에서의 유량, A=Orifice 단면적, vs= 음속 = Orifice 구멍통과속도 (가정),  질량유량으로 구하려면 이 부피유량에 팽창 후 밀도를 곱해주면 됩니다.

(2) Gas 공급 Tip 모양을 여러개의 Orifice 노즐로 하거나 Sintered Metal 혹은 Sintered Glass 등으로 선택하면 Gas를 비교적 골고루 공급할 수 있을 것입니다.

단순히 오리피스 계산이라고 하면 Orifice 유량계산식을 사용하면 됩니다만  Orifice 통과 차압은  대략 (공급 가스절대압 - 액의 정압)이 된다고 Orifice 단면은 노즐구경의 면적을 구하면 되겠지요.

Gas Orifice의 계산은 팽창계수가 사용되고, 밀도가 압력에 따라  달라지기 때문에 좀 복잡한 수식을 사용합니다.  이곳을 찾아보세요.  Orifice 수량이 여러개라면 전체의 단면적을 A로 취해야 합니다.

Q= C*Y*A*[2 * g(ΔP)/SG]^0.5 .........................(1)

C=Ofifice 계수, Y=팽창계수 (= 압력비와 비열비,k로부터 계산), A= 오리피스 단면적, SG=공급압력에서의 가스밀도, g=중력가속도, ΔP=압력차
<http://www.lmnoeng.com/Flow/SmallOrificeGas.php 참조>

(3) 적정 공간속도로부터 계산..
이 때의 공급량을 구하는 것이 목적일 터인데  액의 부피(V)대비 가스유량(Q)의 비  이를 공간속도(Space Velocity, SV)라고 하는데 해당공정 시스템 특성에 따라 최적값이 존재합니다.

공간속도, SV =  Q / V ..............(1)    V=액의 부피, Q=기체유량,  SV = 공간속도 (1/time)

공급가스유량, Q = (SV) *  V ........(2)

기계엔지니… madehero

16-07-01 17:02

어렵네요 ㅠㅠㅠ 그러면 orifice 말고

그냥 제가 드린 첫질문으로 돌아간다면, 제가 드리는 압력은 다 게이지 압력이구요,

배관 관경 8mm 이고, 1.9kg/cm2 에서 50cm 높이의 물에 inset한다면,

유량을 구하는것은 어떻게 해야할까요? 마찰손실들은 없다고 가정하구요 ..ㅠㅠ

제가 알기로는 저희 공장내에 N2 사용량이 시간당 670m3/h 정도 쓰는데, 제가 실험하려는것이

계산상으로는 거의 총 사용량의 1/10정도 나오더라구요..ㅠㅠ

스테파노 Stefano

16-07-01 19:59

(1) 간단히 계산해 보려면 (3)의 방법이 간편해서 적당할 것입니다 그러나 비커나 파일로트 장치에서의 개략 실험치가 필요합니다.

(2) 요령은 .. 액의 부피가 V= 2.5 m3라고 치고.. 일분간에 0.3 액체부피 만큼의 질소가 필요하다고 하는 것이 실험으로 얻어졌다면 이값 즉 공간속도(SV)를 이용하는 것입니다.

SV = 0.3 m3/m3/min) = 0.3 /min가 됩니다 <---(1)식
이로부터
Q = SV * V = (0.3/min) * (2.5 m3) = 0.75 m3/min = 45 m3/h <----(2)식

(3)추가로..
공간속도(SV)는 아주 중요하고 절실하며, 유용한 자료입니다 .
왜냐하면 "일정시간에 시스템부피의 몇 배를 흘려보내줬더니... 효과가 꽤 괜찮더라" 라는 정보이기 때문입니다.

액에 기체를 불어넣어주는 방법을 화학공정용어로 "Stripping by Gas Blowing" 혹은 간단히 "Gas Stripping"이라고 하는데 이 과정에서 액에 용해되어 있는 저비점 물질이나 가스 성분을 불어내 (껍질 벗겨내듯) "벗겨내는" 역할을 합니다.

"Gas Stripping"이라고 할때의 Gas는 불어주는 Gas를 의미하기도 하고 불려나가는(벗겨나가는, 증발되는) 물질을 나타내기도 하기때문에 주의할 필요가 있습니다. 따라서 엄밀하게는 구별해서 불러줄 필요가 있습니다. 질문과 관련된 공정에서는 "N2 Bubbling"이라고 하기 때문에 명백하지만 제거되는 물질을 A라고 할 때 "A-Stripping"이라고 칭하는 경우도 있습니다.

..."뻥때리기" 라는게 있는데 "뻥" 가기위해(목적) 멍청히(?) 앉아있을 수도 있고 "뻥" 맞아서(수단) "뻥"갈수(결과)도 있잖아요^^ 용어만으로 볼 때 목적과 수단과 결과가 혼동스러운 경우가 많지요.