(0) polymerman 이라는 이름도 마땅치 않군요. 왜? 화공맨, 궁금이, polymerman 등과 같은 이름들을 쓰려고 하는지 심리가 궁금합니다. 자신만의 변하지 않는 고유의 이름을 만들고 이를 반복해서 사용해달라는 주문을 따르는 것이 그리도 어려운지.. 기회를 봐서 다시 수정해 주기 바랍니다.
(1) Flash Drum에서의 엔탈피 수지
혼합물 액의 Enthalpy를 0이라고 가정하면 액의 온도가 올라가면
온도변화에 따른 엔탈피 변화: ΔH1 = (Mass, m)*(Specific Heat, Cp)*(Δ t) 만큼의 엔탈피가 증가하고 또 액이 증발하면
증발에 따른 엔탈피 변화, ΔH2 = (Mass, m)*(Heat of Vaporixation ΔHv) 만큼의 엔탈피 증가가 일어납니다.
위의 (2)식에서 Inlet Enthalpy를 모르는 경우 이 수식을 이용할 수 없기 때문에 H1=0이라고 가정하고 (2)식의 우측의 엔탈피변화의 합이 0이 되는 원리를 이용해서 위의 (1)에 의한 엔탈피 변화의 합이 0이 된다는 수식을 이용해서 구하면 됩니다.
M1*H1=0(가정) = M1*ΔH1 + M2*ΔH2...........................(2a) ΔH: Enthalpy Change
위의 두개의 수식 (1)과 (2) 혹은 (2a)를 연립으로 풀면 M2, M3를 구할 수 있습니다.
(0) (글을 올릴 때 불필요한 빈줄을 사용하지 않는 것이 좋습니다. 유독 동양권에서 글을 쓸 때 "빈 줄"을 많이 이용하는데 동양인 들의 "여유" "유유자적" "동양화적인 여유"등에서 비롯된 것인지도 모르나 인터넷 공간에서는 불필요한 공간을 담은 글은 주위산만하고 인터넷 자원을 낭비하는 요소가 됩니다. 꼭 필요한 곳에서만 빈줄을 사용하도록 하는 버릇을 가지는 것이 좋습니다.
필자가 이곳에 답글을 쓸 때 번호를 사용하는 이유는 독자들이 주제를 쉽게 이해할 수 있도록 일부러 배려하는 것일 뿐 다른 의도는 없습니다. 글이 딱딱해 보이는 점이 있지만 주제를 구분하기엔 아주 좋습니다
(1) 앞선 답글에서는 Flash Drum에 들어오는 액의 혼합물이 기상과 액상으로 갈라지는 양을 물질수지와 엔탈피수지로부터 계산하는 방법을 설명한 것이고
바로 앞 질문은 일정 온도와 압력이 유지되고 있는 드럼에서의 액상과 기상의 성분을 계산하는 방법을 묻는 질문입니다.
이 계산은 바로 Roult's Law에 따른 기-액 평형 계산입니다. 이 계산에서는 엔탈피를 모르고도 단순히 각성분의 증기압만으로도 계산할 수 있습니다. 이용하는 연립방정식들은 다음과 같습니다. 어려운 계산이 아니지요.
기상에서의 각 성분의 증기압은 액상에서의 몰분율과 각성분의 순성분의 증기압의 곱(라울의 법칙): Pi = xi * Πi ...(5)
"기상의 압력의 총합은 각 성분의 액상에서의 증기압의 총합": 전체의 기상 압력, P = Σ Pi = P1 + P2 + .. ..........(6)
윗식 (5)에서 갑자기 이상한 기호 Πi 를 썼는데 i 성분의 순성분 증기압을 나타낸 것입니다. 전체 압력 P, 증기분압 Pi를 사용하다보니 중복되지 않게 마땅한 기호가 영어로 P를 의미하는 Greece 문자 Π를 쓴 것일 뿐입니다.
(1) Example
계 내에는 에틸렌("1")과 헥산("2")만 들어있다고 보고 가정하는 수치로 예를 들어 계산해 볼까요
액상의 Ethylene 몰분율 x1= 0.05, 액상에서 헥산의 몰분율은 (3)식을 이용해서 x2 = 1-x1 =0.95
Ethylene의 (순성분)증기압 Π1 = 1500 mmHg, Hexane의 (순성분)증기압 Π2= 50 mmHg 라고 하면 (온도를 무시한 가정치들임)
Ethylene의 증기분압, P1 = x1* Π1 = 75 mm Hg, Hexane의 증기분압 = x2*Π2 = 47.5 mm Hg
전체의 압력 = 혼합물의 증기압의 합 P = P1 + P2 = 75+47.5 = 122.5 mm Hg
기상의 Ethylene 분율 y1 = P1/P = 75/122.5 = 0.6122, 기상의 Hexane 분율 y2 = 47.5/122.5 = 0.3878
(2) 온도를 모르는데.. = 압력을 모르는데
용케도 계산했다고 생각되지만 여기서는 앞계산에서는 온도가 몇도인지 모릅니다. 사실 온도를 모르면 증기압도 알 수 없었을 것이므로 결국 전체 압력도 모르고 있었다고 볼 수 있습니다. 결국 온도도 모르고 압력도 모른다는 이야기인데 그렇다면 계산할 수 없습니다. 이쯤이면 눈치를 채고 있을 것으로 보는데...
만일 전체압력을 알고 있는 상태에서 위의 계산을 해야한다고 하면.. 우선 1)온도를 가정하고 2)증기압을 찾아서 3)위의 (5)식과 (6)식에 의한 전체 압력확인 절차가 필요합니다. 따라서 온도를 가정한 후 전체압력이 (6)식으로 계산하여 맞다고 하면 그 온도는 맞지만 그렇지 않으면 온도를 다시 가정해야 합니다.
이 과정이 바로 시행오차의 방법인데 이런 계산을 완벽히 해보려고 한다면 실제의 시행오차 문제를 풀어보는 것이 필요합니다.
