게시판 > 질답게시판 > Vapor-Liquid-Liquid Separator Sizing 의문사항.

스테파노 Stefano

10-12-01 13:00

(1) a,b,c 세가지의 수식은 같은 수식으로 보입니다. 혹시 (특히 점도단위에서 cP와 P의 차이?)단위에 착오가 있지나 않는지 재 확인해 보기 바랍니다. 오류가 없다면 각 수식에서 최대 Vapor 유속 허용영역에서 차이가 있다고 봅니다.

(2) API421에서의 Horizontal Velocity는 유량을 그 유체가 흐르는 통과면적으로 나눈값을 말하는데 Horizontal Liquid-Liquid Separator라면 무거운 액체는 반달모양의 단면적이지만 가벼운 액체는 큰반달모양 단면적에서 작은 반다모양 단면적적을 뺀 면적이 유체흐름 단면적이 됩니다. 인용한 영문 부분은 "두액상의 수평유속중 작은값을 유지해야 하는 값을 택하여 설계치로 취하라"는 뜻으로 해석됩니다.

Horizontal Velocity를 크게 하면 액-액의 단면에서 Shear Stress에 의한 Mixing 현상으로 상분리 효과가 떨어지기 때문에 경험적인 수치인 분당 3 ft를 넘지 않도록 하라는 뜻이지요.

(3) 기-액 Separator의 설계원리

i) 기상에 분산되어 있는 액적의 "Settling(Terminal) Velocity"이하로 Vapor 유속을 늘이지 않도록 한다.

ii) 위의 기상에 분산되어 있는 액적의 Settling Velocity는 액적의 크기에 의해 결정된다. 따라서 액적의 크기를 미리 가정하지 않으면 기-액 Separator의 설계를 진행할 수 없다.

iii) 일반적을 화공장치에서 사용하려고 만들어 왔던 Separator 설계에서 액적의 크기는 대략 300micron (0.3mm)라고 가정해서 수식을 만들어 둔 것이다.

iv)액적의 크기를 정확하게 정해두고 Settling Velocity를 정확하게 계산해서 Separator를 만들어도 그 액적크기 이상의 것을 100% 완벽하게 제거할 수 없다. 따라서 액적크기를 정해두었어도 다시 분리효율을 액적의 수효가 아니고 질량으로 약 95%정도 분리해 낼 수 있는 Separator를 만들어 오고 있다.

v) 액적의 크기가 아주 미세한것들이 많이 포함되어 있는 경우에는 미세액적을 응집시킬 수 있는 Demisting Pad(Demister,..)를 Separator 출구부분에 달아주도록 하여 액적의 크기를 늘여주고 층류흐름이 일어나도록 하며, 기상의 운동량 감소 및 표면장력 등에 의해 액적이 Mesh 표면에 달라 붙어 분리되도록 해주는 것이 좋다.

vi) Demisting Pad와 같은 것은 액-액 분리에도 사용되는데 이 경우에는 흔히 Coagulation Mesh라고 불러준다. Coagulation Mesh는 고밀도연속상에 분산된 저밀도액적이나 저밀도연속상에 분산된 고밀도 액적을 모두 Mesh 표면에 달라붙도록 하여 액-액 상분리가 용이하도록 해준다.

vii) 기상에서 무상(안개모양)으로 되는 경향이 심한 경우에는 Demisting Pad에 액을 Spraying 시켜서 Scrubbing을 해주면 효과가 있는 경우도 있고 Bag-Filter와 비슷한 모양의 넓은 표면적을 가지는 Mist Separator를 두기도 한다.

viii) 결론적으로 기-액의 분리는 어느 경우에나 "완벽한 것"은 존재하지 않으므로 경험적으로 사용해본 범주에서 선정하게 된다.

(1) a,b,c 세가지의 수식은 같은 수식으로 보입니다.  혹시 (특히 점도단위에서 cP와 P의 차이?)단위에 착오가 있지나 않는지 재 확인해 보기 바랍니다.  오류가 없다면 각 수식에서 최대 Vapor 유속 허용영역에서 차이가 있다고 봅니다.

(2) API421에서의 Horizontal Velocity는 유량을 그 유체가 흐르는 통과면적으로 나눈값을 말하는데 Horizontal Liquid-Liquid Separator라면 무거운 액체는 반달모양의 단면적이지만 가벼운 액체는 큰반달모양 단면적에서 작은 반다모양 단면적적을 뺀 면적이 유체흐름 단면적이 됩니다.   인용한 영문 부분은 "두액상의 수평유속중 작은값을 유지해야 하는 값을 택하여 설계치로 취하라"는 뜻으로 해석됩니다.

Horizontal Velocity를 크게 하면 액-액의 단면에서 Shear Stress에 의한 Mixing 현상으로 상분리 효과가 떨어지기 때문에 경험적인 수치인 분당 3 ft를 넘지 않도록 하라는 뜻이지요.

(3) 기-액 Separator의 설계원리

i) 기상에 분산되어 있는 액적의 "Settling(Terminal) Velocity"이하로 Vapor 유속을 늘이지 않도록 한다.

ii) 위의 기상에 분산되어 있는 액적의 Settling Velocity는 액적의 크기에 의해 결정된다.  따라서  액적의 크기를 미리 가정하지 않으면 기-액 Separator의 설계를 진행할 수 없다.

iii) 일반적을 화공장치에서 사용하려고 만들어 왔던 Separator 설계에서 액적의 크기는 대략 300micron (0.3mm)라고 가정해서 수식을 만들어 둔 것이다.

iv)액적의 크기를 정확하게 정해두고 Settling Velocity를 정확하게 계산해서 Separator를 만들어도 그 액적크기 이상의 것을 100% 완벽하게 제거할 수 없다.   따라서 액적크기를 정해두었어도 다시 분리효율을 액적의 수효가 아니고 질량으로 약 95%정도 분리해 낼 수 있는 Separator를 만들어 오고 있다.

v) 액적의 크기가 아주 미세한것들이 많이 포함되어 있는 경우에는 미세액적을 응집시킬 수 있는 Demisting Pad(Demister,..)를 Separator 출구부분에 달아주도록 하여 액적의 크기를 늘여주고 층류흐름이 일어나도록 하며, 기상의 운동량 감소 및 표면장력 등에 의해 액적이 Mesh 표면에 달라 붙어 분리되도록 해주는 것이 좋다.

vi) Demisting Pad와 같은 것은 액-액 분리에도 사용되는데 이 경우에는 흔히 Coagulation Mesh라고 불러준다.  Coagulation Mesh는 고밀도연속상에 분산된 저밀도액적이나 저밀도연속상에 분산된 고밀도 액적을 모두 Mesh 표면에 달라붙도록 하여 액-액 상분리가 용이하도록 해준다.

vii) 기상에서 무상(안개모양)으로 되는 경향이 심한 경우에는 Demisting Pad에 액을 Spraying 시켜서 Scrubbing을 해주면 효과가 있는 경우도 있고 Bag-Filter와 비슷한 모양의 넓은 표면적을 가지는 Mist Separator를 두기도 한다.

viii) 결론적으로 기-액의 분리는 어느 경우에나 "완벽한 것"은 존재하지 않으므로 경험적으로 사용해본 범주에서 선정하게 된다.

모범생 mbsahg

10-12-01 14:15

답변에 감사드립니다.

(1) 액적의 크기는 127micrion으로 가정하였습니다.(a)의 수식은 액적의 크기가 포함되어 그에 따라 다른값이 적용되고 (b)수식의 D는 액적의 크기입니다.(그부분을 기입하지 않았네요.)

(2) (b)수식에 나오는 점도의 단위는 적은것이 맞습니다. 직접 Data 값을 가지고 계산하던중 저도 단위가 맞지않는것 같아 확인해보았으나 1Poise의 단위를 0.1kg/m-s로 그리고 1g/cm-s로 환산되어 같은값을 가집니다.
(3) 위의 (2)의 Settling velocity를 구하는 식은 상분리가 일어나는 Two phase liquid의 Settling을 구합니다.

제가 계산한것이 맞다면 (a)의 수식이 가장 Size가 크게 계산되는 수식 같습니다.
이상입니다.
매번 많은것을 얻어갑니다.^^