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Stefano

15-07-14 14:33

(1) 대기압 하에서 끓지 않는 액상 물질은 (계기)압력이 거의 걸려있지 않는 저장탱크에서 보관할 수가 있습니다. 탱크의 압력이 200 mmHg 라고 했는데 이 압력이 계기압력이라고 한다면 이미 액은 비점을 넘고 있어서 끓고 있는 상태입니다. 이 압력은 바로 저장온도에서의 증기압이라고 간주하고 질문 순서대로 A1,A2... 순으로 답글을 올리도록 하지요.

(2) Tank의 대기압 상태라면 절대압력으로 760 mmHg 이하의 압력이고 계기로는 압력이 전혀 나타나지 않는 상태가 됩니다.
탱크압력(760mmHg)과 20도에서 액의 증기압(200 mmHg) 차이는 560 mmHg인데 이 수치는 전혀 의미가 없는 숫자에 불과합니다. 200mmHg의 압력도 압력으로 잰 값이 아니라서 압력계 등에 나타나는 숫자가 아닙니다.

그러나 Tank 내에 압력은 걸려있지 않지만 공기(혹은 질소 등)와 같은 기체가 차있고 액의 온도(20도)로 장시간 저장된 상태로 있었다고 한다면 전체의 대기압 760 mmHg중 증기의 분압은 200 mmHg가 되고 나머지 560mmHg부분은 공기로 채워집니다. 즉 증기와 공기의 기상 혼합물중 그 액의 증기는 (몰 혹은 부피비율로) 26.32 m%가 액상물질이 증기에 해당 됩니다.

설명한 것처럼 혼합물중 26.32m%를 뺀 74.68 m%는 공기로 채워집니다.

A1) 질문에서 탱크내의 (절대) 압력이 200 mmHg이라면 20도에서 끓어 오르는 상태가 됩니다. 용기내에 공기가 들었있다고 해도 증발되는 증기가 공기를 모두 몰아내 버리고 내부에는 순성분 증기만 남게 됩니다.

Tank 내부가 진공상태가 되지 않도록 질소를 투입하여 대기압 상태로 만들면 (1)에서 설명한 것과 같이 26.32m% 가 증기로 채워지고 74.68m%는 질소로 채워져 대기압 상태가 됩니다.

A2) 저장물질의 증기압은 저장위치에 관계없이 20도라면 (앞서 가정한 바와 같이) 200 mmHg가 됩니다.
용기내 (절대) 압력이 150~mmHg 이라고 한다면 그 액은 바로 끓는 상태가 되어 증발되기 시작합니다. 펌프로 밑으로 액을 빼내면 액의 부피가 줄어들면서 절대압력이 200 mmHg에서 150 mmHg로 떨어지면 곧바로 증발이 일어나기 때문에 Pump에 Cavitation 현상이 일어나게 될 것입니다.

A3) Tank 상부에 냉각수 Brine을 사용하는 응축기가 달려 있어도 끓어오늘 증기의 온도보다 낮지 않으면 응축이 전혀일어나지 않습니다.

절대압력 200 mm 액의 온도 20도 (순수성분)증기온도 20이고 냉각수 30도라면 전혀 응축이 일어나지 않고 Brine 5도라고 한다면 용기내에서 증발되어 응축기에서 응축되는 현상이 일어납니다.

공기74.68m%, 액의 증기 26.32%인 20도인 대기압상태(760mmHg)의 증기라고 하여도 냉각수로는 응축기가 생기지 않지만 Brine을 사용하면 응축이 일어납니다. 응축이 일어나지만 미응축 가스 중에는 5℃에서의 증기압에 해당하는 성분은 남아있고 더이상 응축은 일어나지 않습니다.

A4) <3개의 Tank가 동일 Inlet Header, 동일 Outlet Header에 Valve없이 연결되어 있는데 Vapor Line의 연결상태는 어떠합니까?> 라고 질문하고 있는데 어떤 뜻으로 질문했는지 알 수 없습니다. Vapor Line이 Valve 없이 연결되어 있다는 것 이상 그 어느 정보도 설명되어 있지 않거든요. 그런데 바로 그 글밑에 Valve가 존재한다고 설명하고 있습니다.

없던 밸브를 설치하였습니까? 그리고 압력 600 mmHg는 어디서 잰 어떤 압력입니까?

A5) 3개의 Tank가 Vent관에 연결되어 그 끝에 Condenser가 설치되어 있고 Vent 관이 대기압상태에 열려있다면 Tank 내의 압력은 모두 대기압입니다. Inlet가 150mmHg, Outlet가 600mmHg 이렇게 유지될 수 없습니다.

결론적으로 질문하고 있는 시스템의 설명이 무언가 잘못되어 있습니다.

아래의 사항을 염두에 두고 다시 질문 바랍니다.

aa. Tank내의 압력은 절대압력입니까 계기압력입니까?
bb. 물질의 증기압을 필자에게 묻고 있는데 실제로 20도에서의 증기압은 얼마가 됩니까?
cc. Tank가 만일 진공상태로 유지된다고 하면 그 진공상태는 어떤방법으로 유지합니까?
dd. Cone Roof Tank와 같은 대기압 탱크는 물을 가득 채워 담을 수는 있어도 대체로 200mmH2O 정도의 진공조차 못견딥니다. 하물며 200 mmHg의 절대압력이라고 하면 560 mmHg 진공상태라는 뜻인데 이런 경우라면 압력용기처럼 되어 있는 진공용기에 담아야 합니다. 그렇지 않으면 Tank가 종이를 쭈그려 뜨린 모양처럼 Tank가 쭈그러 듭니다.

(Tank의 Type 설명과 함께 실제 (절대 혹은 계기) 유지 압력을 재확인 바랍니다.)

(2) Tank의 대기압 상태라면 절대압력으로 760 mmHg 이하의 압력이고 계기로는 압력이 전혀 나타나지 않는 상태가 됩니다. 
탱크압력(760mmHg)과 20도에서 액의 증기압(200 mmHg) 차이는 560 mmHg인데 이 수치는 전혀 의미가 없는 숫자에 불과합니다.  200mmHg의 압력도 압력으로 잰 값이 아니라서 압력계 등에 나타나는 숫자가 아닙니다.

그러나 Tank 내에 압력은 걸려있지 않지만 공기(혹은 질소 등)와 같은 기체가 차있고 액의 온도(20도)로 장시간 저장된 상태로 있었다고 한다면  전체의 대기압 760 mmHg중 증기의 분압은 200 mmHg가 되고 나머지 560mmHg부분은 공기로 채워집니다.  즉 증기와 공기의 기상 혼합물중 그 액의 증기는 (몰 혹은 부피비율로) 26.32 m%가 액상물질이 증기에 해당 됩니다.

설명한 것처럼 혼합물중 26.32m%를 뺀 74.68 m%는  공기로 채워집니다.

A1) 질문에서 탱크내의 (절대) 압력이 200 mmHg이라면 20도에서 끓어 오르는 상태가 됩니다.  용기내에 공기가 들었있다고  해도 증발되는 증기가 공기를 모두 몰아내 버리고 내부에는 순성분 증기만 남게 됩니다.

Tank 내부가 진공상태가 되지 않도록 질소를 투입하여 대기압 상태로 만들면 (1)에서 설명한 것과 같이 26.32m% 가 증기로 채워지고 74.68m%는 질소로 채워져 대기압 상태가 됩니다.

A2) 저장물질의 증기압은 저장위치에 관계없이 20도라면 (앞서 가정한 바와 같이) 200 mmHg가 됩니다.  
용기내 (절대) 압력이 150~mmHg 이라고 한다면 그 액은 바로 끓는 상태가 되어 증발되기 시작합니다.  펌프로 밑으로 액을 빼내면  액의 부피가 줄어들면서 절대압력이 200 mmHg에서 150 mmHg로 떨어지면 곧바로 증발이 일어나기 때문에 Pump에 Cavitation 현상이 일어나게 될 것입니다.

A3) Tank 상부에 냉각수 Brine을 사용하는 응축기가 달려 있어도 끓어오늘 증기의 온도보다 낮지 않으면 응축이 전혀일어나지 않습니다.

절대압력 200 mm 액의 온도 20도 (순수성분)증기온도 20이고 냉각수 30도라면 전혀 응축이 일어나지 않고 Brine  5도라고 한다면 용기내에서 증발되어 응축기에서 응축되는 현상이 일어납니다.

공기74.68m%, 액의 증기 26.32%인 20도인 대기압상태(760mmHg)의 증기라고 하여도 냉각수로는 응축기가 생기지 않지만 Brine을 사용하면 응축이 일어납니다.    응축이 일어나지만 미응축 가스 중에는 5℃에서의 증기압에 해당하는 성분은 남아있고 더이상 응축은 일어나지 않습니다.

A4)  <3개의 Tank가 동일 Inlet Header, 동일 Outlet Header에 Valve없이 연결되어 있는데 Vapor Line의 연결상태는 어떠합니까?> 라고 질문하고 있는데 어떤 뜻으로 질문했는지 알 수 없습니다.  Vapor Line이 Valve 없이 연결되어 있다는 것 이상 그 어느  정보도 설명되어 있지 않거든요.  그런데 바로 그 글밑에 Valve가 존재한다고 설명하고 있습니다.

없던 밸브를 설치하였습니까?  그리고 압력  600 mmHg는 어디서 잰 어떤 압력입니까?

A5) 3개의 Tank가 Vent관에 연결되어 그 끝에 Condenser가 설치되어 있고 Vent 관이 대기압상태에 열려있다면 Tank 내의 압력은 모두 대기압입니다.    Inlet가 150mmHg, Outlet가 600mmHg 이렇게 유지될 수 없습니다.

결론적으로 질문하고 있는 시스템의 설명이 무언가 잘못되어 있습니다.

아래의 사항을 염두에 두고 다시 질문 바랍니다.

aa.  Tank내의 압력은 절대압력입니까 계기압력입니까? 
bb.  물질의 증기압을 필자에게 묻고 있는데  실제로 20도에서의 증기압은 얼마가 됩니까? 
cc.  Tank가 만일 진공상태로 유지된다고 하면 그 진공상태는 어떤방법으로 유지합니까? 
dd.  Cone Roof Tank와 같은 대기압 탱크는 물을 가득 채워 담을 수는 있어도  대체로 200mmH2O 정도의 진공조차 못견딥니다. 하물며 200 mmHg의 절대압력이라고 하면 560 mmHg 진공상태라는 뜻인데  이런 경우라면  압력용기처럼 되어 있는 진공용기에 담아야 합니다.  그렇지 않으면 Tank가 종이를 쭈그려 뜨린 모양처럼 Tank가 쭈그러 듭니다.

(Tank의 Type 설명과 함께 실제 (절대 혹은 계기) 유지 압력을 재확인 바랍니다.)