안녕하십니까, 현재 Pilot 반응기 용량 Up(50L -> 250L)을 검토 중입니다.
반응기(jacket type) 내부에는 두 가지 물질이 들어가며, 편의상 A, B라고 하겠습니다.

A 물질 : 157.5kg / 25도 -> 180도로 승온 필요
             180도 도달 시 상변화 없음(현열 / 비열 : 0.739kcal/kg'c)
B 물질 : 67.5kg / 25도 -> 180도로 승온 필요
             180도 도달 시 상변화 있음(현열, 잠열 / 비열 : 0.524kcal/kg'c / 증발잠열 : 82kcal/kg)
           
특기사항
  * B 물질의 경우 혼합물으로, 정확한 끓는점 확인 불가함
                -> 180도에서 모두 증발한다고 가정해도 무관함(연구팀 Comment)
  * A, B 반응 과정에서 발열 발생하나 무시할 수준이며, 2.1 kg의 물 발생함 

상기 정보를 연구팀에게 받아서 열량 계산을 실시했습니다.

A물질 현열 부하 : 157.9 kg x 0.739 kcal/kg'c x 155 'c = 18086.65 kcal
B물질 현열 부하 : 67.5 kg x 0.524 kcal/kg'c x 155 'c = 5482.35 kcal
B물질 잠열 부하 : 67.5 kg x 82 kcal/kg = 5535 kcal
물 잠열 부하 : 2.1 kg x 538.8 kcal/kg = 1131.48 kcal
* 상온은 25'c 기준으로 델타T 적용하였습니다.*

반응기 총 필요 부하 : 18086.65 + 5482.35 + 5535 + 1131.48 = 30235.48 kcal

연구팀에서 요청한 승온 시간은 2시간 내외를 요청하였습니다.

따라서 계산한 열량에 약 15% 여유율을 적용하였고(35000kcal) , 반응시간 2시간을 고려하여
17500 kcal/hr(약 20kw)의 전기 Heater가 필요할 것으로 계산했습니다.

문제는, 현재 50L Pilot 반응기에 설치되어 있는 전기Heater가 25kw라는 것입니다.
물론 반응기 Jacket의 전열면적 차이에 의해 100% 열전도가 일어나지 않을 것은 생각했지만,
약 5배의 Scale Up이 발생했는데 제가 계산한 것과 보다 실제 사용하는 것이 더 큰 것을 보고
제 계산 결과에 대한 의문이 발생하여 질문 드립니다.

* 연구소 문의 결과 현재 사용 중인 전기Heater로 인해 승온 시간은 약 2시간 정도 소요 된다고 합니다.

  

혹시 계산 과정에서 제가 놓치고 있는 것이 있는지 확인 부탁드립니다.

긴 글 읽어 주셔서 감사드립니다.

-미카엘 기계엔지니어 배상-