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스테파노 Stefano

22-07-24 16:24

A1) 액화탄산, 액화프로판, 액화부탄, 등과 같이 상온에서 액체인 가스를 담는 용기의 압력은 그 액체의 온도에 따라 압력이 달라집니다. 용기내 압력은 순수한 성분인 경우라면 그 물질의 증기압이 되고 혼합물인 경우 혼합증기압을 나타냅니다.

A2) 순수물질의 경우 해당물질의 증기압 도표를 찾으면 됩니다. 도표가 없을 경우 Antoine Equation으로 나타내는 증기압을 계산하면 됩니다.

A3) 압력조정기는 Bottle(Bombe) Requlator를 사용하면 됩니다.

A4) 온도를 고정할 필요는 없고 고정할 방법도 적당하지 않습니다. 더구나 펌프를 사용하여 조절하는 방법은 적당하지 않지요.
건물 실내라고 해도 계절에 따라 시간대에 따라 온도는 달라지는데 그에 따른 증기압 변화는 그리큰 변화는 아이고 출구압력 조절기를 사용하면 일정하게 조절할 수 있습니다. 아주 정밀하게 조절해야 할 필요가 있는 경우라면 2단의 압력조절밸브를 사용하면 됩니다.

액화가스의 출구 Line은 대부분 기상의 Gas를 배출하는데 대용량 저장탱크의 경우에는 액상을 배출한 다음 액 증발기를 거치면서 기상으로 배출됩니다. 이 때의 압력조절기는 증발기 후단에 부착됩니다.

Haha0913 bongbong0000

22-07-24 20:07

상세한 설명 감사합니다.
CO2 봄베에 대해 온도별 압력은 증기압 그래프를 참고하겠습니다.
1) 그런데 과연 CO2 봄베통 내부 온도는 외기 온도와 동일한지? 유사하다고 봐야될지요?
2) 아니면 CO2 봄베에서 배출되는 짧은 배관의 온도, 즉 외기온도와 동일하다고 판단하고 압력 그래프를 읽어야 될지요?
2) 그리고 CO2가 봄베 내 CO2가 액체로 존재하는데, 온도 및 압력이 어떻게 유지되면서 액체 상태인지 이해가 안되네요.

Stefano

22-07-24 21:33

AA1) CO2를 사용하고 있지 않고 있을때엔 용기내 온도와, 외부 공기온도는 동일합니다. 그러나 CO2를 사용하고 있는 경우라면 CO2가 증발되면서 증발 잠열을 빼앗아 가기 때문에 용기내 액체의 온도는 대기 온도보다 낮아지게 됩니다.

만일 CO2 사용량이 크게 증가하면 액체온고가 크게 낮아져 영하로 떨어질 수도 있습니다. 용기밖에 성에가 생기기도 합니다. 온도가 너무 떨어지면 증발속도가 너무 떨어지고 압력도 크게 떨어질 수 있습니다. 이런 경우 용기를 온수통에 담가두어 일정온도를 유지하도록 해야 합니다.

AA2) CO2 사용량이 아주 작을 경우 (외부의 침투 전열속도가 CO2가 증발하는 속도보다 큰 경우) 용기 온도는 대기온도와 같다고 가정해도 됩니다.

AA3) 액화 가스는 대기압 상온에서 기체인 가스를 고압으로 압축시킨 다음 냉각하여 액체로 응축시켜 용기에 담아둔 것입니다.
액화탄산용기에는 상온, 고압으로 저장되어 있는 상태입니다. 보관도중 대기온도가 변화되면 용기 온도에 따라 내부 압력이 달라집니다. 그러다가 기상의 증기를 배출하면 압력이 떨어지면서 액이 증발하여 기상공간을 채워줍니다. 증발속도가 빠르면 용기온도가 떨어지지만 증발속도가 아주 낮으면 떨어지는 온도는 미미합니다. 증발되지 않은 액은 용기내에 그대로 존재하고 나머지 공간은 그 온도에서의 증기로 채워지고 그 때의 압력은 바로 증기압이 됩니다.

스테파노 Stefano

22-07-26 22:35

증기압을 T에 관한 방정식으로 계산하는 방법이 있습니다. (T와 P의 단위 사용에 주의)

1. 저온 (-118~ -77.26 ℃) 영역 CO2 증기압 계산 수식 (Antoine Equation)...
Ref.: NIST ( https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C124389&Units=SI&Mask=4#Thermo-Phase )

log10(P) = A − (B / (T + C)) .....................................................(1) (-118~ -77.26 ℃)
P = exp( A − (B / (T + C)) = 10^( A − (B / (T + C)) ...................(1a) (----"--------------)

P = vapor pressure (bar)
T = temperature (K)

Temperature (K): 154.26 - 195.89 A= 6.81228 B=1301.679 C= -3.494
Reference Comment: Giauque and Egan, 1937. Coefficents calculated by NIST from author's data.

2. 상온(-61~31℃) 영역 CO2 증기압 수식 ( (Antoine Equation)..
Ref.: http://ddbonline.ddbst.com/AntoineCalculation/AntoineCalculationCGI.exe?component=Carbon+dioxide

Antoine Equation Parameters (P in mmHg, T in °C) P = 10^( A − (B / (T + C)) ......(2a)
No. A B C Tmin Tmax
(1) 7.5322 835.06 268.223 -62 31
(1) 7.8101 987.44 290.9 -57 31

증기압을 T에 관한 방정식으로 계산하는 방법이 있습니다.  (T와  P의 단위 사용에 주의)

1.   저온  (-118~ -77.26 ℃)  영역 CO2 증기압 계산 수식 (Antoine Equation)... 
      Ref.:   NIST ( https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C124389&Units=SI&Mask=4#Thermo-Phase )

log10(P) = A − (B / (T + C)) .....................................................(1)          (-118~ -77.26 ℃)
    P = exp( A − (B / (T + C)) = 10^( A − (B / (T + C)) ...................(1a)       (----"--------------)

P = vapor pressure (bar)
    T = temperature (K)

Temperature (K):  154.26 - 195.89	A= 6.81228	B=1301.679	C= -3.494	
    Reference	Comment:  Giauque and Egan, 1937. Coefficents calculated by NIST from author's data.

2.  상온(-61~31℃) 영역 CO2 증기압 수식 ( (Antoine Equation)..
    Ref.:    http://ddbonline.ddbst.com/AntoineCalculation/AntoineCalculationCGI.exe?component=Carbon+dioxide

Antoine Equation Parameters (P in mmHg, T in °C)      P = 10^( A − (B / (T + C))   ......(2a)
   No.	 A 	         B 	         C 	       Tmin 	 Tmax 
   (1) 	 7.5322 	 835.06 	 268.223 	 -62 	 31 
   (1) 	 7.8101 	 987.44 	 290.9 	 -57 	 31

Haha0913 bongbong0000

22-07-27 20:27

AA1) CO2를 사용하고 있지 않고 있을때엔 용기내 온도와, 외부 공기온도는 동일합니다.

1. 하절기에 용기 내 온도와 외부 공기온도가 동일할 때 위험하지 않는지요??
2. 용기 내 CO2가 액체 상태이지만, 보관 중인 CO2의 압력은 어떠하다고 보면 될련지요? 상기 말씀하신대로, CO2 액체 상태 외 상부의 빈 공간 기체 상태의 증기압이라고 봐야되겠지요.?

항상 상세하게 답변해주셔서 감사합니다.

스테파노 Stefano

22-07-28 00:03

AAA 1) 하절기 온도에서의 증기압이 되어도 견딜 수 있도록 설계압력이 높습니다.

AAA 2) 용기내 CO2만 들어있고 액상이 존재한다면 기상의 압력은 CO2의 증기압을 나타냅니다. CO2만 존재하기 때문입니다.
그러나 만일 초기에 공기가 들어있었고 액체탄산을 주입했다고 하면 CO2증기압 + 대기압을 나타내게 됩니다.

액체탄산 주입하는 도중 기상을 배출하면서 증발되는 CO2 증기를 이용하여 잔류 공기를 모두 빼주었을 경우라면 CO2 증기압만 나타내게 됩니다.

Haha0913 bongbong0000

22-07-28 20:58

감사합니다.
더욱 더 헷갈리는건 CO2 봄베에서 배관을 통해 나갈때 CO2 봄배 내부 기체가 나오는 걸까요? 아니면 액체가 봄베 밖으로 나오면서 기체가 될까요?

Stefano

22-07-28 23:13

Bottle을 세워두면 기체가 나가고 거꾸로 놓으면 액체가 밖으로 나오게 되며
액이 배출되는 경우라면 액이 인출된 후 부분적으로 기화되지만 완전히 액체CO2를 기체로 증발시킬 수 있는 충분한 가열면적이 필요합니다.