게시판 > 질답게시판 > batch 반응기 면적, 반응온도, 스팀압력 간의 상관관계 (궁금)

Stefano

11-01-18 19:38

반응조건 (온도/압력) 조건이 같다면 반응물의 부피에 따라 열량이 비례한다고 보면 됩니다
따라서 기준 반응기보다 1.25배의 열량이 더 필요하지요.

장현수 jddast

11-01-19 10:41

열량은 스팀테이블을 참고하셔서 유입된 스팀의 엔탈피에서 빠져나온 엔탈피를 빼시면 되겠지요.
Q=m*△H

스테파노 Stefano

11-01-22 16:40

(1) 에너지수지
반응기의 총 투입질량이 M이고, 온도를 T1에서 T2로 올려야 반응이 시작되고, 발열량이 Q이며 반응혼합물의 비열이 Cp라고 한다면.....

반응기 입구의 엔탈피, H1 kcal (가정 혹은 기준) = (반응액량 M kg )*(반응기 초기 질량당 엔탈피 h1)..........(1)
반응기 출구의 엔탈피, H2 kcal = (반응액량 M kg )*(반응액 질량당 엔탈피 h1)..................................(2)

반응기의 예열열량 Qp kcal = H2-H1 = M * Cp * (T2-T1).....(3) Qp=예열열량, T1,T2: 예열 전,후 온도, Cp: 평균비열
질량 M일 때의 발열량 Qr, kcal = (반응기 질량 M kg)*(반응혼합물 질량당 반응열 q, kcal/kg ).................(4)
반응후 냉각 열량(가정), Qc, kcal, 만일 냉각이 없으면 Qc=0...........................................................(5)
반응기 출구의 엔탈피, H2 kcal = (반응액량 M kg )*(반응기 말기 질량당 엔탈피 h2).............................(5)

반응기 전체의 에너지 수지:
(반응초기 총 엔탈피 H1)+(가열에너지 Qp)+(반응기 발열량 Qr)-(냉각열 절대량 Qc) = (반응말기 총 엔탈피 H2) .....(6)

(2) 스팀소요량
관심사항이 스팀을 사용하여 가열할 때 스팀의 소요량이라고 한다면 스팀의 압력에 따른 엔탈피 차이를 고려해야 합니다.
스팀온도 T3일때의 잠열 = λ,

Steam 온도 T3에서의 스팀 소요량(이론량) = S= Qp/λ ............(7)
....

질문2에 대한 답변은... 스팀 소요량은 스팀 온도에 따라 (7)식과 같이 제각각 달라지는데 열량 Qp는 온도가 T1, T2가 일정하다면 변함없습니다. Qp계산수식은 (3)식으로만 계산됩니다.

만일 반응예열온도 T2가 달라지면 당연히 Qp도 달라지고 (7)식으로 계산되는 스팀소요량 S도달라지지요.
이것도 질문2에 대한 답변입니다.

(3) 스팀이 내놓는 열량은 "장현수님"의 답변에 보여준 수식으로 계산가능하며 이는 바로 Qp와 같고 그 수식의 ΔH는 바로 스팀의 증발(혹은 응축)잠열이 됩니다. 증발잠열은 온도에 따라 달라집니다. 증발온도가 정해지면 스팀의 온도는 자동적으로 결정되기 때문에 증발잠열은 온도에 따라 (혹은 압력에 따라) 달라진다고 이해하면 됩니다.

궁금증이 해소되지 않았으면 다시 질문해 주세요.

(1) 에너지수지
반응기의 총 투입질량이 M이고, 온도를 T1에서 T2로 올려야 반응이 시작되고,  발열량이 Q이며 반응혼합물의 비열이 Cp라고 한다면.....

반응기 입구의 엔탈피, H1 kcal  (가정 혹은 기준) = (반응액량 M kg )*(반응기 초기 질량당 엔탈피 h1)..........(1)
반응기 출구의 엔탈피, H2 kcal  = (반응액량 M kg )*(반응액 질량당 엔탈피 h1)..................................(2)

반응기의 예열열량 Qp kcal = H2-H1 = M * Cp * (T2-T1).....(3)  Qp=예열열량, T1,T2: 예열 전,후 온도, Cp: 평균비열 
질량 M일 때의 발열량 Qr, kcal = (반응기 질량 M kg)*(반응혼합물 질량당 반응열 q, kcal/kg ).................(4)  
반응후 냉각 열량(가정),  Qc, kcal,  만일 냉각이 없으면 Qc=0...........................................................(5)
반응기 출구의 엔탈피, H2 kcal  = (반응액량 M kg )*(반응기 말기 질량당 엔탈피 h2).............................(5)

반응기 전체의 에너지 수지:  
(반응초기 총 엔탈피 H1)+(가열에너지 Qp)+(반응기 발열량 Qr)-(냉각열 절대량 Qc) = (반응말기 총 엔탈피 H2) .....(6)

(2) 스팀소요량
관심사항이 스팀을 사용하여 가열할 때 스팀의 소요량이라고 한다면 스팀의 압력에 따른 엔탈피 차이를 고려해야 합니다. 
스팀온도 T3일때의 잠열 = λ,

Steam 온도 T3에서의 스팀 소요량(이론량) = S=  Qp/λ ............(7)
....

질문2에 대한 답변은... 스팀 소요량은 스팀 온도에 따라 (7)식과 같이 제각각 달라지는데 열량 Qp는 온도가 T1, T2가 일정하다면 변함없습니다.    Qp계산수식은 (3)식으로만 계산됩니다.

만일 반응예열온도 T2가 달라지면 당연히 Qp도 달라지고 (7)식으로 계산되는 스팀소요량 S도달라지지요.
이것도 질문2에 대한 답변입니다.

(3) 스팀이 내놓는 열량은 "장현수님"의 답변에 보여준 수식으로 계산가능하며 이는 바로 Qp와 같고 그 수식의 ΔH는 바로 스팀의 증발(혹은 응축)잠열이 됩니다.    증발잠열은 온도에 따라 달라집니다.   증발온도가 정해지면 스팀의 온도는 자동적으로 결정되기 때문에 증발잠열은 온도에 따라 (혹은 압력에 따라) 달라진다고 이해하면 됩니다.

궁금증이 해소되지 않았으면 다시 질문해 주세요.