이소부탄과 메탄을 혼합하여 (mole fraction = 0.6/0.4) 15bar압력에서 상온으로 액화시킬 경우에

혼합가스물성을 예측할 수 있는 전산툴을 사용하여 해석하면

liquid moel fraction에서 메탄의 몰분율이 0이상이 됨을 나타내줍니다.

메탄의 경우 임계점이 -82도 정도로 알고 있는데 혼합시 액체의 분압이 아무리 메탄 고유의 임계압력이상이 되었다

하더라도 액화가 불가능하다는 점을 감안한다면 이러한 계산결과는 납득하기 어렵습니다.

그래서 프로그램을 수정하여 혼합시에도 각 성분마다 각성분의 임계온도 이상에서는 액화가 않되는 경계존건을 세워

계산을 수행하고자 합니다.

일단 상용전산툴에서 계산해주는 저비점가스와 고비점 가스의 혼합시 저비점가스의 임계온도 이상에서도 액화가 되는 것으로

봐야 하는지 아니면 제 생각이 맞는지 도통 판단이 서질 않는군요.

여러 고견을 들려주시면 감사하겠습니다.

스테파노 Stefano

12-07-31 16:43

혼합물의 임계온도는 가중평균하여 구하여 Pseudo Critical Point로 사용하고 이를 기준으로 물성추정에 사용하고 있지만 여러 물질이 혼합되어 있는 경우 어느 온도와 압력에서의 혼합물의 기상, 액상에서의 조성은 각 성분의 기-액 평형에 의해 결정되는 것이며 어느 특정성분의 임계점 온도보다 높은 온도에서 그 물질도 기-액 평형에 있는 것은 아닙니다. 그 특정성분은 응축되지 않고 모두 비응축가스 상태로 기상에 존재하고 일부는 액상에 녹아있는 비응축가스로 존재하게 됩니다. 결국 혼합가스의 Pseudo Critical Point보다 낮은 온도에 있다고 해도 어느 특정물질의 임계점이상의 온도라고 한다면 그 물질만은 응축되지 않은 채로 시스템내에 존재하게 됩니다.

 

 

스테파노님의 답변이 제가 알고자 하는 부분과 매우 일치하고 있습니다. 정말 고맙습니다.
저는 혼합가스를 이용하여 단일 압축방식으로써 극저온을 구현하는 장비를 제조,판매하는 회사의 대표입니다.
제가 실험적으로 계발한 장비라 항상 이론적인 해석에 목말라하고 있었습니다.
기존 혼합가스 물성을 해석할 수 있는 전산툴로 해석을 하게 되면 실험치와 너무 큰 오차를 지니게 됩니다.
가장 큰 오차를 지니게 되는것은 bubble point와 엔탈피입니다. 그로 인해서 열교환기 fraction에 따른 온도변화등을 예측하기가 불가능했습니다. (실제값과 너무 큰 오차로 인하여 ...)
상기 질문드린데로 계산툴에서는 혼합물 구성물질 중 상온에서 액화가 될 수 없는 메탄이나 아르곤이 액화가 되는 것으로
계산되는 것이 과연 가능한건가라는데에 대한 의구심이었습니다.
그래서 저는 계산툴을 모디파이를 하고 있습니다. 각 성분의 고유임계온도이상에서는 액화가 되지 않는 조건으로
계산식을 수정하고 있습니다. 이렇게 수정된 툴로 해석을 하였을 경우 실험치와의 차이가 매우 적습니다.
여러 논문에서 수행한 실험에 대해서도 일치해가는 경향을 보이고 있구요.
그런데 결과가 좋다고 해서 방법이 정당화될수는 없을터...
제가 하고 잇는 지금 계산방법에 대해 스테파노님의 고견을 정말 듣고싶습니다.