게시판 > 질답게시판 > MVR(Mechanical Vapor Recompressor, 기계적 증기 재압축기) 질문

스테파노 Stefano

09-04-27 17:56

(0) 질문 제목에 약어를 풀어서 써달라는 이야기가 아니고 본문에서 설명해달라는 이야기 였었는데... 여하튼 감사합니다.

(1) MVR의 적절한 압축비 범위
질문에서 "압축비"라고 했는데 압축기 배출측 절대압력과 흡입 측 절대압력의 비를 말합니다.
압축기의 압축비, R= (배출측 절대압력)/(흡입측 절대압력)........................................(1)

대체적인 압축비의 한계, R ≤ 3..............................................................................(2)

이 "압축비"는 압축하면서 배출되는 가스의 온도를 기준으로 하여 "압축기의 기계적 허용최고온도"를 넘지 않도록 정합니다. 일반적으로 단열압축시 상승하는 온도와 압력과의 관계는 (3)의 수식으로 나타내는데 이 T2의 온도가 허용치를 넘지 않는 범위이내의 압축비가 되어야 한다는 것이지요. 압축비가 너무높아 온도상승이 허용온도를 초과하는 경우에는 압축기의 단수를 늘여서 2단 혹은 그 이상의 단으로 하고 중간에 Intercooler를 두게 됩니다. 대체로 압축기의 배출측 온도가 섭씨 265도 정도를 넘으면 Valve Gasket나 Cylinder Head Gasket, Piston Ring, 등의 재질이 까다로와지기 때문에 (2)식에 나타낸 바와 같이 대체로 R값은 3이 넘지 않는 범위에 들어가도록 압축기가 설계됩니다.

(물론 압축기 씰린더를 냉각하는 경우에는 이보다 큰 압축비를 갖기도 하고 또 압축 도중 압축기 내에 액체가 발생하면 압축기(혹은 Blower)는 파손될 우려가 있기 때문에 3보다 훨씬 낮은 압축비를 취하기도 합니다.)

(배출측 절대온도)=(흡입측 절대온도)*(압축비, 1식)^(1-1/γ).....................................(3 γ: isentropic exponent

(2) MVR 에서 필요한 Discharge 압력
아마 질문의 내용은 위의(1)이 아니고 MVR에서 필요한 압축된 Vapor의 압력을 문의했을 것으로 봅니다. 이에 대한 답변 즉, MVR 시스템의 압축기의 배출압력은 압축된 증기가 사용처에서 가열용으로 사용할 수 있는 온도가 되도록 압축해야 합니다 . MVR에서는 피가열체 온도와 가열용 압축증기의 온도차가 그리 많은 것은 아닙니다. 그러나 응축기의 크기가 커지지 않으려면 이 온도차를 크게 해야 합니다.

압력이 높아지면 동력이 올라가고 압력이 낮아지면 응축기가 커지고.. 이런 효과로 인해서 적절한 타협점(최적점)이 필요합니다. 시스템에서 증발되는 증기를 현재 사용하는 Utility 수준까지 올리는 경우는 별로 없습니다(동력비 문제이지요). 또 Bottom온도보다 약간 높은 수준이면 가열면적이 크게 늘어납니다(온도차가 적어지기 때문이지요.)
숫자로는 제시할 수 없지만 위의 두가지 극단의 중간 어느 타협점에서 최적화를 해야합니다.

(3) MVR의 Discharge Stream에서의 건도
기-액 혼합물인 증기중 포함되어 있는 증기의 중량비를 "건도"라고 하는데 압축증기중에 액이 포함되면 (1)에서 설명한 바와같이 압축기에 무리가 따르기 때문에 약간 "과열상태"로 유지하는 것이 기계적으로 안전합니다. 만일 Piston식 압축기를 사용하는 경우 액이 생성되면 Cyliinder Block의 Head Cover가 파손될 수 있으며 고속원심 Blower를 사용하는 경우에는 날개의 진동문제로 축베아링 수명이 짧아질 수 있습니다. 따라서 MVR용 압축기는 너무 냉각해도 안좋고 너무 보온해도 좋지 않은 경우도 있습니다.

(4) MVR용 Reboiler에서 Cold Stream 증발율 100%?
대개 MVR에서 압축하여 Reboiler의 가열용으로 사용하는 경우 Cold Stream의 증기의 양은 MVR의 증기의 양보다 작습니다. 왜냐하면 온도가 낮아질수록 증발잠열이 커지기 때문입니다. Thermal Vapor Recompression(TVR)의 경우에는 이 부족한 양을 Steam Ejecting Compress에 사용하는 Steam으로 보충합니다.

만일 Cold Side의 온도가 아주 낮다면 증발잠열이 크게 늘어나기 때문에 MVR에서 압축한 고온의 증기에 추가로 고온의 증기를 보충해주지 않으면 안됩니다.

보충해 중어야 할 양은 열수지로부터 계산이 됩니다. 따라서 이 때 필요한 추가 증기의 양을 결정하려면 정밀한 열정산을 해볼 필요가 있습니다. Multi Effect Evaporator의 경우에는 Boiling Point Elevation 효과가 있기 때문에 Evaporator가 연결되는 방식에 따라 피가열체의 온도도 정확히 알아야 MVR의 정정압력, 그리고 적정 보충증기량, 등이 계산됩니다.

(0) 질문 제목에 약어를 풀어서 써달라는 이야기가 아니고 본문에서 설명해달라는 이야기 였었는데... 여하튼 감사합니다.

(1) MVR의 적절한 압축비 범위
질문에서 "압축비"라고 했는데 압축기 배출측 절대압력과 흡입 측 절대압력의 비를 말합니다. 
압축기의 압축비,  R= (배출측 절대압력)/(흡입측 절대압력)........................................(1)

대체적인 압축비의 한계,  R ≤ 3..............................................................................(2)

이 "압축비"는 압축하면서 배출되는 가스의 온도를 기준으로 하여 "압축기의 기계적 허용최고온도"를 넘지 않도록 정합니다.   일반적으로 단열압축시 상승하는 온도와 압력과의 관계는 (3)의 수식으로 나타내는데 이 T2의 온도가 허용치를 넘지 않는 범위이내의 압축비가 되어야 한다는 것이지요.   압축비가  너무높아 온도상승이 허용온도를 초과하는 경우에는 압축기의 단수를 늘여서 2단 혹은 그 이상의 단으로 하고 중간에 Intercooler를 두게 됩니다.  대체로 압축기의 배출측 온도가 섭씨 265도 정도를 넘으면 Valve Gasket나 Cylinder Head Gasket, Piston Ring, 등의 재질이 까다로와지기 때문에 (2)식에 나타낸 바와 같이 대체로 R값은 3이 넘지 않는 범위에 들어가도록 압축기가 설계됩니다.

(물론 압축기 씰린더를 냉각하는 경우에는 이보다 큰 압축비를 갖기도 하고 또 압축 도중 압축기 내에 액체가 발생하면 압축기(혹은 Blower)는 파손될 우려가 있기 때문에 3보다 훨씬 낮은 압축비를 취하기도 합니다.)

(배출측 절대온도)=(흡입측 절대온도)*(압축비, 1식)^(1-1/γ).....................................(3 γ: isentropic exponent

(2) MVR 에서  필요한 Discharge 압력
아마 질문의 내용은 위의(1)이 아니고 MVR에서 필요한 압축된 Vapor의 압력을 문의했을 것으로 봅니다.  이에 대한 답변 즉, MVR 시스템의 압축기의 배출압력은 압축된 증기가 사용처에서 가열용으로 사용할 수 있는 온도가 되도록 압축해야 합니다 .   MVR에서는 피가열체 온도와 가열용 압축증기의 온도차가  그리 많은 것은 아닙니다.   그러나  응축기의 크기가 커지지 않으려면 이 온도차를 크게 해야 합니다.

압력이 높아지면 동력이 올라가고 압력이 낮아지면 응축기가 커지고..  이런 효과로 인해서 적절한 타협점(최적점)이 필요합니다.   시스템에서 증발되는 증기를 현재 사용하는 Utility 수준까지 올리는 경우는 별로 없습니다(동력비 문제이지요).   또 Bottom온도보다 약간 높은 수준이면 가열면적이 크게 늘어납니다(온도차가 적어지기 때문이지요.)
숫자로는 제시할 수 없지만 위의 두가지 극단의 중간 어느 타협점에서 최적화를 해야합니다.

(3) MVR의 Discharge Stream에서의 건도
기-액 혼합물인 증기중 포함되어 있는 증기의 중량비를 "건도"라고 하는데 압축증기중에 액이 포함되면 (1)에서 설명한 바와같이 압축기에 무리가 따르기 때문에 약간 "과열상태"로 유지하는 것이 기계적으로 안전합니다.   만일 Piston식 압축기를 사용하는 경우 액이 생성되면 Cyliinder Block의 Head Cover가 파손될 수 있으며 고속원심 Blower를 사용하는 경우에는 날개의 진동문제로 축베아링 수명이 짧아질 수 있습니다.  따라서 MVR용 압축기는 너무 냉각해도 안좋고 너무 보온해도 좋지 않은 경우도 있습니다.

(4) MVR용 Reboiler에서 Cold Stream 증발율 100%?
대개 MVR에서 압축하여 Reboiler의 가열용으로 사용하는 경우 Cold Stream의 증기의 양은 MVR의 증기의 양보다 작습니다.   왜냐하면  온도가 낮아질수록 증발잠열이 커지기 때문입니다.   Thermal Vapor Recompression(TVR)의 경우에는 이 부족한 양을 Steam Ejecting Compress에 사용하는 Steam으로 보충합니다.

만일 Cold Side의 온도가 아주 낮다면 증발잠열이 크게 늘어나기 때문에 MVR에서 압축한 고온의 증기에 추가로 고온의 증기를 보충해주지 않으면 안됩니다.

보충해 중어야 할 양은 열수지로부터 계산이 됩니다. 따라서 이 때 필요한 추가 증기의 양을 결정하려면 정밀한 열정산을 해볼 필요가 있습니다.   Multi Effect Evaporator의 경우에는 Boiling Point Elevation 효과가 있기 때문에 Evaporator가 연결되는 방식에 따라 피가열체의 온도도 정확히 알아야  MVR의 정정압력, 그리고 적정 보충증기량, 등이 계산됩니다.