게시판 > 질답게시판 > 열교환과 플래시 증류에 관한 질문입니다.

스테파노 Stefano

11-04-05 10:26

(1) 반응기 내의 온도가 메탄올의 임계온도 이상이 되면 메탄올은 아무리 압축해도 응축이 일어나지 않습니다.
(2) 응축이 일어나는 조건이 된다면 응축하면서 발생하는 응축열을 연속적으로 제거하여야 기상에 메탄올이 누적되면서 반응기 압력이 올라가는 현상을 막을 수 있습니다.
(3) 반응기 내에서 생성 메탄올이 응축되는 조건이 되려면 포화농도에 다다르는 조건이 되어야 하는데 이 농도에서 반응속도가 크게 떨어지지 않도록 유지하기 위해서는 반응압력을 높여야 할 경우도 생깁니다.

결론적으로 (1)의 조건(반응온도가 메탄올의 임계온도 이하일 것)을 만족하는 온도에서 생성 메탄올의 포화 압력을 유지하면서 원하는 반응속도를 유지할 수 있는지의 여부가 성공의 관건입니다.

1)반응속도가 부족하면 온도를 높이거나 압력을 높여주어야 하는데 반응온도가 임계온도를 초과하지 않아야 하고, 2)응축이 일어나려면 포화압력이 계속유지되어야 하고, 3)또 반응 속도도 유지하도록 하기 위해서는 압력을 높여야 하기 때문에 결국 반응속도-온도-압력에서 적당한 타협이 이루어져야 합니다. 실험데이터를 기준으로 최적 조건을 찾아가는 것이 필요합니다.

karls skdcjss

11-04-07 10:22

답변 감사드립니다.

또다른 질문입니다.

피드로 50cc/min(H2), 25cc/min(CO),10cc/min(N2) 을 반응기에 집어넣어 메탄올을 반응시키는 반응에서 생성물의 분율이 4.88E-05Kg/h(H2),3.39E-04Kg/h(CO),6.78E-04Kg/h(N2),1.55E-03Kg/h(MeOH)를 얻었습니다.
열교환기를 들어가는 온도는 250C 이고 나가는 온도는 -1C 그리고 냉각수는 80%에탄올 글리콜을 5ml/min으로 설정하고 냉각수 입구온도는 -20C 출구온도는 아스펜으로 모사한결과 -16.5C입니다.
이를 아스펜으로 모사한결과 열교환 면적이 1.5*10^-5 m^2 나왔습니다.

제 생각에 이 의미는 열교환 면적이 거의 없는것 같은데 이러한 경우는 어떻게 해야 하나요? (메탄올을 응축시키기 위함입니다)

스테파노 Stefano

11-04-09 16:31

*반응기에 투입하는 물질의 부피가 액체의 부피인가요? 아니면 표준상태 기체부피? 아니면 상온의 기상부피? 생성물의 분율에 왜 단위가 붙나요"

*아스펜에서 Default 값으로 설정된 열교환기 전열계수가 얼마로 설정되어 있는지 확인해 보세요. 또 Weighted LMTD는 얼마로 계산되었는지, Condenser를 제대로 계산한 것인지... 알아보세요.

*계산기는 사람이 만들어놓은 프로그램에 따라서만 계산하고 입력한 수치만으로 숫자놀음만 한다는 것을 명심하세요. 똘똘한 프로그램이라면 컴퓨터로 계산시 데이터 출력결과가 어느 정도 범위를 벗어나면 "Data Error"라는 메시지를 내보내야 하는데 그 계산 결과는 문자그대로 "숫자놀음"을 한 결과입니다. 엉터리 계산결과를 해석하는 일은 정신이상자가 꿨다는 꿈 이야기를 듣고 해몽한다는 것과도 같은일입니다.

출구에서 응축되는 메탄올의 양이 얼마로 계산되었는지 그 아스펜이라는 친구(^^)한테 물어보세요.

*단순히 계산된 전열면적 수치만으로 전열면적 1.5E10^-5 m^2라고하면 0.15 cm^2 이므로 15 mm^2에 해당하는데 내경 0.5mm 주사바늘 길이 9.6 mm 면 충분하다는게 아스펜의 계산 결과라는 의미인데...

karls skdcjss

11-04-12 16:24

음 분율이라는 표현은 맞지 않은 표현 같습니다. 이 의미는 생성물의 부피유량을 몰유량으로 바꾼것입니다.

그리고 일단 대수평균 온도차는 제가 직접 계산한것과 아스펜에서 나온값이 차이를 보입니다. 14C 정도입니다.

그리고 말씀하신것은 체크 해보겠습니다.

에탄올이 생성되어서 응축되는 양은 1.55E-03 KG/h 입니다.

일단 손으로 계산한 결과도 비슷하게 나왔습니다. q=mCp델타T와 q= UATlm 식을 사용하였습니다. (이계산이 정확한것인지는 모르겠습니다. )

U값은 계산하는데 어려움이 많아서 일단 아스펜에서 얻은 결과 값을 사용하였습니다.

그리고 phase specific value에 u value라는 값이 있던데 어떤식으로 계산을 다시 해야하는지 대략적인 힌트라도 주시면

좋겠습니다.

감사합니다. :)

Stefano

11-04-18 17:12

(1) Condenser의 경우 대수평균(LMTD) 온도차만으로 계산되지 않습니다. 각 Local LMTD에 전열되는 열량을 곱하여 모두 더한다음 전체의 전열량으로 나눈 Corrected LMTD (c-LMTD)를 사용하여 계산합니다. 똘똘한 ASPEN이라면 c-LMTD를 계산해서 보여주었을 것입니다.

(2) 취급되는 양이 너무 적어서 열전달을 계산할 수 있을 정도의 양이 아닙니다. 이전에 계산해본 주사바늘 크기의 응축기를 사용해서 실험결과를 얻으려고 하고 있나요? 조교님과 상의해서 다른 방법을 찾도록 하세요.

(3) q=mCp델타T 에서의 m이 메탄올의 유량이라고하면 q=mCp델타T가 아니고 q=m * Λ가 되어야 합니다.

(4) phase specific value "u value" 에서의 u가 무엇을 의미하고 있는지 조사해서 재질문 바랍니다.