Stefano Stefano   39-08-02 00:00 (1) 열교환기에서 고온측의 최저온도와 저온측의 최고온도와의 차이를 열교환기의 "Temperature Approach"라고 합니다.  일반적으로 Shell & Tube에서는 20℉(약11℃), Counter Current혹은 Plate&Frame인 경우 10℉(약5.5℃)를 실용적 한계치로 알려져 있습니다. (2) 경제성을 따지지 않는다면 열교환기의 크기를 아주 크게 만들 수도 있습니다.  열교환기의 필요한 전열면적은 A=Q/(U△t)의 식에서 알 수 있듯이 △t를 0에 근접시키면 A는 무한대의 전열면적을 필요로 합니다.   (3) 최적의 전열면적을 구하는 문제는 열교환기를 제작/설치하여 운전할때 최소의 비용을 구하는 최적화문제이고 이는 고정비(감가상각비)와 변동비(운전비)를 합한 총비용을 최소로하는 문제가 됩니다. 열교환기의 최적설계에 관해서는 많은 서적에서 다루고 있으나 모두 이를 바탕으로 기술되어 있습니다.   또 이들 열교환기의 최적설계는 자재비,제작비,설치비 뿐 만 아니라 동력비가 달라지면 달라지게 되어있어서 에너지비용이 올라갈수록 전열면적이 큰 열교환기를 두어 열효율을 높이도록 합니다. (3)질문에서 Approach를 40℉로 하는 것이 경제적이라고 한다고 기술되어 있으면 그 내용의 출처라든가 최적화 계산기준을 명시해주는 것이 필요합니다. 우선 게시물에서 출처를 찾아보도록 하세요. (4) Steam을 사용하는 Reboiler에서의 고온(스팀)측 온도는 일정하고 (다성분계의 경우 Reboiler의 출구의 Vapor Fraction이 커지면 출구온도가 높아지지만) 대부분의 경우 시스템 압력과 성분이 일정하다면 Bottom의 온도도 거의 일정합니다. 따라서 Bottom온도와 Steam온도의 차가 거의 Mean Temperature Difference(MTD, MTD=Correction Factor*LMTD)가 됩니다. (5) Reboiler 설계에 있어서 적절한 Steam의 온도는 Bottom성분이 열에 얼마나 취약한가를 가장먼저 고려해야할 사항이고 그 이하에서는 온도차가 클수록 사이폰효과와 Convection효과가 증가해서 열전달계수가 증가하게되고 이로말미암아 전열면적이 줄어들게 되므로 초기투자비를 낮게합니다.  스팀의 경우 압력이 높아질수록 잠열이 줄어들어 공급하는 스팀의 양은 증가하게 됩니다.  이로 인해 BFW공급량이 증가되지만 저압보다는 고압스팀의 경우 스팀터빈 등의 효율이 높기 때문에 공장 전체적으로 최적의 스팀압력을 정해서 이용하는 것이 필요합니다.  (6) 결론적으로 종합하면  40℉ 약, 14℃라는 온도차는 경제적 최적치가 아니고 (게시자가 설정한 기준하에서의) 실용적 한계치라고 봐야 할 것입니다. (1) 열교환기에서 고온측의 최저온도와 저온측의 최고온도와의 차이를 열교환기의 "Temperature Approach"라고 합니다. 일반적으로 Shell & Tube에서는 20℉(약11℃), Counter Current혹은 Plate&Frame인 경우 10℉(약5.5℃)를 실용적 한계치로 알려져 있습니다. (2) 경제성을 따지지 않는다면 열교환기의 크기를 아주 크게 만들 수도 있습니다. 열교환기의 필요한 전열면적은 A=Q/(U△t)의 식에서 알 수 있듯이 △t를 0에 근접시키면 A는 무한대의 전열면적을 필요로 합니다. (3) 최적의 전열면적을 구하는 문제는 열교환기를 제작/설치하여 운전할때 최소의 비용을 구하는 최적화문제이고 이는 고정비(감가상각비)와 변동비(운전비)를 합한 총비용을 최소로하는 문제가 됩니다. 열교환기의 최적설계에 관해서는 많은 서적에서 다루고 있으나 모두 이를 바탕으로 기술되어 있습니다. 또 이들 열교환기의 최적설계는 자재비,제작비,설치비 뿐 만 아니라 동력비가 달라지면 달라지게 되어있어서 에너지비용이 올라갈수록 전열면적이 큰 열교환기를 두어 열효율을 높이도록 합니다. (3)질문에서 Approach를 40℉로 하는 것이 경제적이라고 한다고 기술되어 있으면 그 내용의 출처라든가 최적화 계산기준을 명시해주는 것이 필요합니다. 우선 게시물에서 출처를 찾아보도록 하세요. (4) Steam을 사용하는 Reboiler에서의 고온(스팀)측 온도는 일정하고 (다성분계의 경우 Reboiler의 출구의 Vapor Fraction이 커지면 출구온도가 높아지지만) 대부분의 경우 시스템 압력과 성분이 일정하다면 Bottom의 온도도 거의 일정합니다. 따라서 Bottom온도와 Steam온도의 차가 거의 Mean Temperature Difference(MTD, MTD=Correction Factor*LMTD)가 됩니다. (5) Reboiler 설계에 있어서 적절한 Steam의 온도는 Bottom성분이 열에 얼마나 취약한가를 가장먼저 고려해야할 사항이고 그 이하에서는 온도차가 클수록 사이폰효과와 Convection효과가 증가해서 열전달계수가 증가하게되고 이로말미암아 전열면적이 줄어들게 되므로 초기투자비를 낮게합니다. 스팀의 경우 압력이 높아질수록 잠열이 줄어들어 공급하는 스팀의 양은 증가하게 됩니다. 이로 인해 BFW공급량이 증가되지만 저압보다는 고압스팀의 경우 스팀터빈 등의 효율이 높기 때문에 공장 전체적으로 최적의 스팀압력을 정해서 이용하는 것이 필요합니다. (6) 결론적으로 종합하면 40℉ 약, 14℃라는 온도차는 경제적 최적치가 아니고 (게시자가 설정한 기준하에서의) 실용적 한계치라고 봐야 할 것입니다.