게시판 > 질답게시판 > 열교환기 관련 질문드립니다.

장현수 jddast

15-08-17 02:30

1. 당연히 desuperheater 자체의 pressure drop은 있습니다. 일반적으로 steam은 flow control, BFW는 temp. control하는 것 같습니다.

2. 생산하고자 하는 steam이 42.5 kg/cm2g라고 한다면 piping/fitting loss와 control valve dp를 고려하여 desuperheating시켜야 할 것입니다. 그때 온도도 살짝 superheating되도록 설계할 것입니다.

2-1. Datasheet를 보지 않아도 steam heater는 무조건 latent heat 사용을 위해 제작되어야 합니다. 그렇지 않으면 열교환효율이 굉장히 떨어지고 필요전열면적이 무지막지하게 커질 것입니다. Equipment pressure drop은 당연히 있습니다.

2-2. IMS가 무엇인지 잘 모르겠으나 일반적으로 steam 열교환기는 suction cascade (flow+temperature) controller가 있고, discharge에는 trap 두거나 steam receiver with level controller를 두어서 열교환기 원활히 되고 stalling현상을 방지하게 됩니다. 근데 위에서 설명하신 내요은 전혀 있을 수 없는 상황을 설명해 주셨습니다. 앞에서 제가 설명한 Controller (압력 controller는 왜 필요한지??) 또 receiver없이 운전하는 것은 control이 전혀 되지 않을 뿐더러, destination drum이 10kg/cm2g인 점을 감안하면 중간에 조정장치(LV)가 있어야 겠지요. 없다면 10kg/cm2g압력이 열교환기까지 전달이 될 것이고 원하는 steam 온도를 맞출 수가 없을 것 같습니다. 다시 한번 시스템을 확인 하셔야 할 것 같습니다.

3. 장치 내부에 스팀이 남아서 압력을 형성하고 flow가 형성되지 못하는 stalling현상을 막고자 trap이나 receiver가 있는 이유입니다. datasheet대로 42.5 kg/cm2g, 263.9C를 공급했는데 160C로 나왔다?? 뭔가 잘못된게 아닌지??

3-1. 뭔가 오류가 있는 것 같습니다.

4. Steam양은 당연히 체류시간과 관련이 있습니다. 양이 늘어나면 속도가 빨라지고 열교환이 잘 일어나겠지요. 에어콘에 선풍기를 틀면 더 시원한 것 처럼요.

제가 아는상식면에서 답변했는데 아무래도 설명하신 시스템에 뭔가 오류가 있거나 설명이 조금 부족하여 이해가 안되는 시스템으로 오인한것 같으니 확인 한번 하셔야 할 것 같습니다.

1. 당연히 desuperheater 자체의 pressure drop은 있습니다. 일반적으로 steam은 flow control, BFW는 temp. control하는 것 같습니다.

2. 생산하고자 하는 steam이 42.5 kg/cm2g라고 한다면 piping/fitting loss와 control valve dp를 고려하여 desuperheating시켜야 할 것입니다. 그때 온도도 살짝 superheating되도록 설계할 것입니다.

2-1. Datasheet를 보지 않아도 steam heater는 무조건 latent heat 사용을 위해 제작되어야 합니다. 그렇지 않으면 열교환효율이 굉장히 떨어지고 필요전열면적이 무지막지하게 커질 것입니다. Equipment pressure drop은 당연히 있습니다.

2-2. IMS가 무엇인지 잘 모르겠으나 일반적으로 steam 열교환기는 suction cascade (flow+temperature) controller가 있고, discharge에는 trap 두거나 steam receiver with level controller를 두어서 열교환기 원활히 되고 stalling현상을 방지하게 됩니다. 근데 위에서 설명하신 내요은 전혀 있을 수 없는 상황을 설명해 주셨습니다. 앞에서 제가 설명한 Controller (압력 controller는 왜 필요한지??) 또 receiver없이 운전하는 것은 control이 전혀 되지 않을 뿐더러, destination drum이 10kg/cm2g인 점을 감안하면 중간에 조정장치(LV)가 있어야 겠지요. 없다면 10kg/cm2g압력이 열교환기까지 전달이 될 것이고 원하는 steam 온도를 맞출 수가 없을 것 같습니다. 다시 한번 시스템을 확인 하셔야 할 것 같습니다.

3. 장치 내부에 스팀이 남아서 압력을 형성하고 flow가 형성되지 못하는 stalling현상을 막고자 trap이나 receiver가 있는 이유입니다. datasheet대로 42.5 kg/cm2g, 263.9C를 공급했는데 160C로 나왔다?? 뭔가 잘못된게 아닌지??

3-1. 뭔가 오류가 있는 것 같습니다.

4. Steam양은 당연히 체류시간과 관련이 있습니다. 양이 늘어나면 속도가 빨라지고 열교환이 잘 일어나겠지요. 에어콘에 선풍기를 틀면 더 시원한 것 처럼요.

제가 아는상식면에서 답변했는데 아무래도 설명하신 시스템에 뭔가 오류가 있거나 설명이 조금 부족하여 이해가 안되는 시스템으로 오인한것 같으니 확인 한번 하셔야 할 것 같습니다.

Stefano

15-08-17 19:09

(A1) Desuperheater의 압력
Desuperheater의 압력이 과열스팀보다 낮은 이유는 Steam의 유량조절밸브가 있기 때문입니다. 또한 유체가 흐르는 장치나 Piping에서는 반드시 압력차가 존재합니다. 역으로 설명하면 압력차 없이는 유체의 흐름은 존재하지 않습니다. 높이 차이에 의해 흐르는 유체의 경우에도 중력장에 의한 정압차에 의해 흐름이 형성되는 것이지요.

(A2) Desuperheated Steam의 과열도
Desuperheater 후단 Steam Header에서 User측에 공급되는 관 내에서 응축수가 많이 생기지 않도록 포화증기온도보다 약간 높인 온도로 과열시킨 것입니다. (온도차를 % 로 나타내는 일은 없습니다. 온도차 (여기서는 과열도)를 그대로 사용합니다. ) Header로부터 User측간의 거리가 멀수록 과열되는 커집니다.

Desuperheater는 User 바로 앞에 두는 것이 좋고 과열도 없이 사용하는 방법이 좋겠지만 User마다 따로 놔야되고 유량조절기 온도조절기 등을 별도로 놓아야 하고 BFW도 각각 공급할 수 있도록 해야 하기 때문에 Main Desuperheater를 사용하고 User에서 갈라쓰다보면 거리가 멀어질 수 있어서 그로 인해 과열도를 남겨두는 것이지요.

참고로..
열교환기 전열면적 계산에는 운전 온도와 압력을 사용하고 Shell이나 Tube의 기계적 설계에는 이 운전온도와 압력을 고려하여 별도의 여유치를 준 설계온도와 설계압력을 사용합니다. Shell측과 Tube측의 설계조건이 각각 지정됩니다.

(A2-1) Steam Condensate의 온도와 Steam 사용량
열교환기내의 Steam Condenste의 온도는 Steam 압력에서의 평형인 포화온도로 응축됩니다. 여기에서 사용되는 Steam의 양은 과열도는 무시하고 응축잠열만을 고려하여 계산됩니다. 배출되는 응축수에는 Steam이 남아있지 않습니다. (모두 응축된다고 봅니다. 아니 모두 응축되고 배출되어야 합니다.)

응축기 소요량 = (열교환기 총 가열부하)/(사용스팀 압력에서의 증발 혹은 응축잠열, 현열무시)....(1)

(A2-2) HP Steam Condensate의 온도와 압력
HP Steam은 열교환기 내의 압력과 포화온도에서 생성되고 Steam Trap후단에서 Condensate Collection Drum의 압력으로 낮아지면서 Condensate의 일부가 Steam으로 증발되고 온도가 떨어집니다. 10KG의 Condensate Drum이라면 184도 정도의 Steam과 Condensate가 발생될 것입니다. Drum 상부에 압력 Controller가 없다고 했는데 없다면 압력이 유지되지 않습니다.

(A3) Condensate Drum 출구에서 Level Control Valve 출구에서 다시 압력이 강하되면 온도가 또 낮아집니다. 질문에서는 설명되어있지 않지만 160도 정도로 낮아졌다면 Control Valve 출구의 압력은 5.3 KG정도로 낮아지고 여기서도 Flashing 되어 저압스팀이 생성되고 Condensate가 남게 될 것입니다.

(A3-1) HP Steam로 가열하였는데 (Trap 이전의) Condensate의 온도가 160도로 낮다고 하면 피가열 물질의 온도가 너무 낮아 Steam Condensate가 Subcooling 되어 있을 수도있는데 이 경우라면 열전달이 충분하지 않아 피가열체가 아직 온도가 낮은 상태로 남아 있는 경우이거나 공급스팀이 부족한 경우에 해당합니다.

(A4) Steam의 체류시간.
Steam이 열교환기를 거치고 (Trap이나 Condensate Pot 없이) 바로 HP Condensate Receiver(Pot)로 배출된다면 미처 응축할 시간도 없이 출구쪽으로 Steam이 응축되지 않은 상태로 나가게 될 것입니다. 그러나 Trap이 달려있어서 HP Condensate만 배출됩니다. Steam이 직접 배출되는 경우는 없습니다.

(A2) Desuperheated Steam의 과열도
Desuperheater 후단 Steam Header에서 User측에 공급되는 관 내에서 응축수가 많이 생기지 않도록 포화증기온도보다 약간 높인 온도로 과열시킨 것입니다.  (온도차를 % 로 나타내는 일은 없습니다.  온도차 (여기서는 과열도)를 그대로 사용합니다. ) Header로부터 User측간의 거리가 멀수록 과열되는 커집니다.

Desuperheater는 User 바로 앞에 두는 것이 좋고 과열도 없이 사용하는 방법이 좋겠지만 User마다 따로 놔야되고 유량조절기 온도조절기 등을 별도로 놓아야 하고 BFW도 각각 공급할 수 있도록 해야 하기 때문에 Main Desuperheater를 사용하고 User에서 갈라쓰다보면 거리가 멀어질 수 있어서 그로 인해 과열도를 남겨두는 것이지요.

참고로.. 
열교환기 전열면적 계산에는 운전 온도와 압력을 사용하고 Shell이나 Tube의 기계적 설계에는 이 운전온도와 압력을 고려하여 별도의 여유치를 준 설계온도와 설계압력을 사용합니다.  Shell측과 Tube측의 설계조건이 각각 지정됩니다.

(A2-1) Steam Condensate의 온도와 Steam 사용량
열교환기내의 Steam Condenste의 온도는 Steam 압력에서의 평형인 포화온도로 응축됩니다.   여기에서 사용되는 Steam의 양은 과열도는 무시하고 응축잠열만을 고려하여 계산됩니다.  배출되는 응축수에는 Steam이 남아있지 않습니다.  (모두 응축된다고 봅니다.  아니 모두 응축되고 배출되어야 합니다.)

응축기 소요량 = (열교환기 총 가열부하)/(사용스팀 압력에서의 증발 혹은 응축잠열, 현열무시)....(1)

(A2-2) HP Steam Condensate의 온도와 압력
HP Steam은 열교환기 내의 압력과 포화온도에서 생성되고 Steam Trap후단에서 Condensate Collection Drum의 압력으로 낮아지면서 Condensate의 일부가 Steam으로 증발되고 온도가 떨어집니다.   10KG의 Condensate Drum이라면 184도 정도의 Steam과 Condensate가 발생될 것입니다.  Drum 상부에 압력 Controller가 없다고 했는데 없다면 압력이 유지되지 않습니다.

(A3) Condensate Drum 출구에서 Level Control Valve 출구에서 다시 압력이 강하되면 온도가 또 낮아집니다.  질문에서는 설명되어있지 않지만 160도 정도로 낮아졌다면 Control Valve 출구의 압력은 5.3 KG정도로 낮아지고 여기서도 Flashing 되어 저압스팀이 생성되고 Condensate가 남게 될 것입니다.

(A3-1) HP Steam로 가열하였는데 (Trap 이전의) Condensate의 온도가 160도로 낮다고 하면 피가열 물질의 온도가 너무 낮아 Steam Condensate가 Subcooling 되어 있을 수도있는데  이 경우라면 열전달이 충분하지 않아 피가열체가 아직 온도가 낮은 상태로 남아 있는 경우이거나 공급스팀이 부족한 경우에 해당합니다.

(A4) Steam의 체류시간.
Steam이 열교환기를 거치고 (Trap이나 Condensate Pot 없이) 바로 HP Condensate Receiver(Pot)로 배출된다면 미처 응축할 시간도 없이 출구쪽으로 Steam이 응축되지 않은 상태로 나가게 될 것입니다.   그러나 Trap이 달려있어서 HP Condensate만  배출됩니다.  Steam이 직접 배출되는 경우는 없습니다.