게시판 > 질답게시판 > HP steam의 let down후 온도 구하기

장현수 jddast

10-07-30 11:27

Desuperheater를 이용한 Steam let-down system을 애기하시는 것 같네요.

(1) 그렇게 추정하는 것이 맞습니다.

(2) 개인적으로 simulation 결과 컨트롤밸브를 지나면 451.3도가 정확하게 나옵니다. 뭔가 잘못하신게 아닌지 모르겠네요.
우선 열역학 모델식을 잘못쓰셨네요. Steam의 엔탈피를 활용하시는데 단순히 Peng은 적절하지 않은 것 같네요. ProII인 경우에는 Steam table을 사용하겠다는 별도의 option을 지정해 주어야합니다. Peng식을 ADD한 다음 아래 단추에 Modify를 누르시면 water option단추가 나옵니다. 거기에서 calculation method에서 steam table로 바꿔 선택해주시면 451.26도가 나올 것입니다.

그러나 실제로 desuperheater를 사용해서 HP를 MP steam으로 사용하실 것이라면 Demi-water나 Boiler Feed Water를 넣어서 포화상태에 가깝게 만들어주는 것이 보통이라고 알고 있습니다. 그래야 MP Steam을 쓸때 잠열을 잘 빼먹을 수 있겠지요. 시뮬레이션 하실거라면,, HP Steam이 control valve를 지나 압을 56barg로 떨어뜨리면 온도는 451.3도가 되구요. 그 흐름과 물흐름을 Mixer로 혼합하여 포화상태온도(272도 @ 56 barg)에서 약간을 여유를 주어; 가령 280도로 만들어 주도록 BFW의 량을 맞춰주시면 될 것 같애요.

많은 도움 되었으면 좋겠습니다. 틀린부분이나 의문사항이 계시면 말씀해 주세요.

Stefano

10-07-30 12:54

(Q3) <만약, 위 let down과정이 등엔탈피 프로세스가 아니거나, steam table을 이용할 수 없는경우(fluid가 steam이 아닌 case)는, let down후의 온도를 어떻게 추정할 수 있는건가요? 임계온도 이상에서도 P1/P2=T1/T2 (이상기체라고 가정했을 시)의 비가 성립한다고 볼 수 있는지요?>

=>(A3) Orifice, Let-down Valve 등은 모두 단열, 가역적 과정 즉 isentropic(reversible, adiabatic, frictionless) 에 의해 변화된다고 보고 온도 변화를 계산합니다. T2 = T1 * (P2/P1)^{(k-1)/k}

두번째 질문, "임계온도 이상에서 이상기체법칙이 성립하는가"에 대한 답변인데, 이상기체의 법칙은 저압, 고온일수록 잘맞기 때문에 임계온도 이상이라고 하면 더 잘 들어맞지요. 임계온도모다 높은 온도의 유체에는 가스와 초임계유체가 있는데 임계압력보다 높으면 초임계유체이고 그렇지 않으면 "가스"입니다

송호섭

10-07-30 14:33

장현수님, Stefano님

두분 모두 답변 감사드립니다.
simulation은 다시 한번 돌려보도록 하겠습니다.

추가질문이 있습니다.

스테파노님께서는 let down valve를 이용한 것을 isentropic에 의해 변화 된다고 보고 온도 변화를 계산한다고 하셨는데, isentropic으로 생각하면 엔탈피에는 변화가 생길꺼라고 추측되는데(엔탈피가 감소하는 방향), 그렇다면 등엔탈피 프로세스로 가정하고 Steam Table을 이용하여 구한 온도는 틀린것이 되는것 같습니다. 제가 잘못 생각하고 있는것인가요?
(만약 엔탈피가 감소하게되면, Turbine이 필요한 에너지는 고정되어 있기 때문에 그 만큼의 Steam을 Turbine에 더 넣어주어야하여 steam balance에 까지 영향을 끼치게 됩니다, desuperheater는 설치 하지 않을 예정)

결국, 원론적인 질문이 되어 "Tc 이상의 Steam을 단순히 압력만을 낮추었을 때, 이것을 등엔탈피 과정에 의해 변화되는것으로 보아야 하는지, 아니면 등엔트로피 과정으로 보아야 하는것인가"가 되는것 같습니다.

답변 부탁드리겠습니다.

스테파노 Stefano

10-07-30 18:42

(1) 스팀테이블을 이용해서 어느 온도,압력을에서의 엔탈피값과 동일한 엔탈피를 가지는 다른 온도나 압력조건을 찾아내는 것이 바로 isenthalpic(iso-enthalpic, 등엔탈피)과정에서 이루어 지는 작업입니다. 질문과 관련된 시스템의 경우 스팀테이블을 이용하여 구하는 것이 맞습니다. 잘못생각하고 있는 것이 아닙니다.

(2) 스팀터빈에서 필요한 에너지는 스팀의 에너지(엔탈피)에서 배출되는 스팀의 에너지(엔탈피)값의 차이에 의해 "정확히" 공급됩니다. 이 에너지 차이는 경로와 관계없이 일정한 값이 됩니다. 엔탈피는 유체가 가진 전체의 에너지이고 이는 내부에너지(E)와 외부에너지(P*V)의 합으로 된 상태함수이기 때문입니다.

(3) <" 만약 엔탈피가 감소하게되면, Turbine이 필요한 에너지는 고정되어 있기 때문에 그 만큼의 Steam을 Turbine에 더 넣어주어야하여 steam balance에 까지 영향을 끼치게 됩니다. ..">

Turbine이 필요한 에너지는 일정하지만 Steam의 압력에 따라 사용량이 달라지는 것은 터빈 입출구의 엔탈피 차이도 있지만 효율차이에도 관련이 있습니다. 같은 열량(엔탈피차이)을 사용하는 터빈이라고 하여도 온도가 높은 스팀을 사용하는 경우가 터빈의 효율이 높습니다. 따라서 동일 에너지라고 하더라도 온도, 압력이 높은 편이 쓸모가 더 있고 소요량도 적습니다.

(4) <"Tc 이상의 Steam을 단순히 압력만을 낮추었을 때, 이것을 등엔탈피 과정에 의해 변화되는것으로 보아야 하는지, 아니면 등엔트로피 과정으로 보아야 하는것인가">

이는 등엔탈피과정인 동시에 단열팽창과정이기도 합니다. 열출입이 없어서 등엔트로피 과정이기도 합니다. 이 과정은 초기 Steam 온도와는 관련이 없습니다

(5) 과열스팀 감압시 엔탈피, 온도, 엔트로피 변화
초기스팀 71 barg 460℃ Steam의 (Specific) Enthalpy: 3026.7 kcal/kg
이를 56 barg로 감압시 (Specific) Enthalpy: 3026.7 kcal/kg

온도변화 T1-->T2: 460 --> 감압후 도달 온도: 451.4℃
단열,감압과정에서의 엔탈피 변화, h1--> h2: Δh = h2-h1 = 0 kcal/kg
단열,감압과정에서의 엔트로피 변화, ΔS =∫(dQ/T) = 0, ∵dQ=0

(2) 스팀터빈에서 필요한 에너지는 스팀의 에너지(엔탈피)에서 배출되는 스팀의 에너지(엔탈피)값의 차이에 의해 "정확히" 공급됩니다.   이 에너지 차이는 경로와 관계없이 일정한 값이 됩니다.  엔탈피는 유체가 가진 전체의 에너지이고 이는 내부에너지(E)와 외부에너지(P*V)의 합으로 된 상태함수이기 때문입니다.

(3) <" 만약 엔탈피가 감소하게되면, Turbine이 필요한 에너지는 고정되어 있기 때문에 그 만큼의 Steam을 Turbine에 더 넣어주어야하여 steam balance에 까지 영향을 끼치게 됩니다. ..">

Turbine이 필요한 에너지는 일정하지만 Steam의 압력에 따라 사용량이 달라지는 것은 터빈 입출구의 엔탈피 차이도 있지만 효율차이에도 관련이 있습니다.   같은 열량(엔탈피차이)을 사용하는 터빈이라고 하여도 온도가 높은 스팀을 사용하는 경우가 터빈의 효율이 높습니다.   따라서 동일 에너지라고 하더라도 온도, 압력이 높은 편이 쓸모가 더 있고 소요량도 적습니다.

(4) <"Tc 이상의 Steam을 단순히 압력만을 낮추었을 때, 이것을 등엔탈피 과정에 의해 변화되는것으로 보아야 하는지, 아니면 등엔트로피 과정으로 보아야 하는것인가">

이는 등엔탈피과정인 동시에 단열팽창과정이기도 합니다.  열출입이 없어서 등엔트로피 과정이기도 합니다.  이 과정은 초기 Steam 온도와는 관련이 없습니다

(5) 과열스팀 감압시 엔탈피, 온도, 엔트로피 변화
초기스팀 71 barg 460℃ Steam의 (Specific) Enthalpy: 3026.7 kcal/kg
이를 56 barg로 감압시 (Specific) Enthalpy: 3026.7 kcal/kg

온도변화 T1-->T2:  460 --> 감압후 도달 온도: 451.4℃
단열,감압과정에서의 엔탈피 변화, h1--> h2:   Δh = h2-h1 = 0 kcal/kg
단열,감압과정에서의 엔트로피 변화, ΔS =∫(dQ/T) = 0,    ∵dQ=0

프로세스엔…

10-07-31 10:20

Stefano님

답변 정말 감사드립니다. 저의 궁금증이 말끔히 해소되었습니다.

저도 언젠간 Stefano님처럼 이곳에서 답변을 달 수 있는 날이 올 수 있도록 노력하겠습니다.

감사드립니다.