게시판 > 질답게시판 > 유량속도 관련 문의

Stefano

15-12-18 17:37

A1. 두개의 원료를 원료탱크로부터 반응기에 투입하는 경우 밸브없이 동일한 유량이 흐르도록 하는 것은 대단히 어려운 일입니다. 같은 Pipeline을 타고 흘러간다고 해도 (1)원료 Tank의 액면높이, (2)원료의 점도에 따라 달라집니다.

동일 Tank 액면이라면 점도가 작은 원료의 유량이 크고, 동일 점도라고 한다면 액면높은 원료가 더빨리 흘러들어갑니다. 일정한 량 혹은 동일한 양을 Injection 하려면 유량계와 조절밸브를 함께 사용해야만 합니다.

A2. A, B의 질량 차이만으로는 유량을 가늠할 수 없습니다. Pipe 길이가 길어도 압력차가 크면 많이 흘러들어가지만 Pipe가 짧아도 압력차가 없으면 적게 흘러들어갑니다. 유량과 속도는 서로 관련성이 있지만 질량과 유량은 전혀 관련이 없습니다.

A3. 진공이 걸려있던 탱크의 Vent Valve를 열면 진공상태의 압력에서 대기압이 될때까지 압력이 높아집니다. 진공이나 대기압을 모두 절대압력으로 나타내면 압력차를 명확히 알 수 있습니다.

예를 들어 아래와 같이 압력이 다른 두개의 용기가 있다고 하면 아래의 ⓐ가 가장 압력이 낮고 진공이 걸려있는 상태입니다. ⓑ는 Vent를 열었을때 대기압에 도달된 상태입니다. ⓒ는 질문과는 관련이 없지만 0.5기압의 계기압력이 걸려있는 상태입니다.
압력의 크기는 ⓐ<ⓑ<ⓒ의 순서이지요. 만일 이들 셋을 연결했다면 흐름은 ⓐ-->ⓑ-->ⓒ로 흐르는 것이 아니라 ⓐ<--ⓑ<--ⓒ의 방향으로 흐르게 될 것입니다. 진공밸브를 열면 공기가 용기내로 흘러들어가는데 흐름방향은 ⓐ<--ⓑ 이겠지요 압력이 높은곳에서 낮은곳으로 흐른 것입니다.

ⓐ 400 mmHg 진공 = (760-400) mm 절대압력 = 360 mm Hg 절대압력
ⓑ 대기압 = 0 mm 진공 = (760-0)mm 절대압력
ⓒ 0.5기압 계기압력 = (760 + 380) mm 절대압력=1140 mmHg

계기압력은 압력을 나타낼 때 대기압력 상태를 0으로놓고 나타나는 상대적인 압력을 말합니다. 대기압이면 계기압 0, 계기압 0.5기압이면 절대압력 1.5기압(=1140mmHg), 400mmHg 진공이면 760-400=360 mmHg 절대압력이 됩니다.

아직도 혼동스럽나요?

A1. 두개의 원료를 원료탱크로부터 반응기에 투입하는 경우 밸브없이 동일한 유량이 흐르도록 하는 것은 대단히 어려운 일입니다.   같은 Pipeline을 타고 흘러간다고 해도   (1)원료 Tank의 액면높이, (2)원료의 점도에 따라 달라집니다.

동일 Tank 액면이라면 점도가 작은 원료의 유량이 크고, 동일 점도라고 한다면 액면높은 원료가 더빨리 흘러들어갑니다.  일정한 량 혹은 동일한 양을 Injection 하려면 유량계와 조절밸브를 함께 사용해야만 합니다.

A2.  A, B의 질량 차이만으로는 유량을 가늠할 수 없습니다.  Pipe 길이가 길어도 압력차가 크면 많이 흘러들어가지만 Pipe가 짧아도 압력차가 없으면 적게 흘러들어갑니다.    유량과 속도는 서로 관련성이 있지만 질량과 유량은 전혀 관련이 없습니다.

A3. 진공이 걸려있던 탱크의 Vent Valve를 열면 진공상태의 압력에서 대기압이 될때까지 압력이 높아집니다.  진공이나 대기압을 모두 절대압력으로 나타내면 압력차를 명확히 알 수 있습니다.

예를 들어 아래와 같이 압력이 다른 두개의 용기가 있다고 하면 아래의  ⓐ가 가장 압력이 낮고 진공이 걸려있는 상태입니다.   ⓑ는 Vent를 열었을때 대기압에 도달된 상태입니다.  ⓒ는 질문과는 관련이 없지만 0.5기압의 계기압력이 걸려있는 상태입니다.  
압력의 크기는  ⓐ<ⓑ<ⓒ의 순서이지요.   만일 이들 셋을 연결했다면 흐름은 ⓐ-->ⓑ-->ⓒ로 흐르는 것이 아니라 ⓐ<--ⓑ<--ⓒ의 방향으로 흐르게 될 것입니다.   진공밸브를 열면 공기가 용기내로 흘러들어가는데  흐름방향은 ⓐ<--ⓑ 이겠지요 압력이 높은곳에서 낮은곳으로 흐른 것입니다.

ⓐ 400 mmHg 진공 = (760-400) mm 절대압력 = 360 mm Hg 절대압력
ⓑ 대기압 = 0 mm 진공 = (760-0)mm 절대압력
ⓒ 0.5기압 계기압력 = (760 + 380) mm 절대압력=1140 mmHg

계기압력은 압력을 나타낼 때 대기압력 상태를 0으로놓고 나타나는 상대적인 압력을 말합니다.   대기압이면 계기압 0, 계기압 0.5기압이면 절대압력 1.5기압(=1140mmHg),  400mmHg 진공이면  760-400=360 mmHg 절대압력이 됩니다.

아직도 혼동스럽나요?

haha0912 haha0912

15-12-21 15:18

압력은 완벽히 이해하였습니다.
하지만 반응기 압력 Indicator의 단위는 kgf/cm2 인데 절대압력으로 봐야되는 건지,,
너무 혼랍스럽습니다.
인터넷 검색결과 1kgf/cm2 = 0.9678 atm이라고 나타나있습니다.
마지막으로 답변부탁드립니다.

더불어 반응기 압력이 1atm이며 N2를 조금씩 불어넣고 있습니다. 반응기 안의 유체를 이송하려고 펌프를 가동하였으며
펌프 수단 Pipe의 압력은 5atm입니다.
여기서 질문은 반응기의 압력이 얼마일 때 이송이 가장 원활하게 일어날까라는 생각이며,
더불어 어떤 변수를 더 생각해야되는지 궁금합니다.

답변 감사드리며 다시 한 번 확인부탁드립니다.

스테파노 Stefano

15-12-21 22:34

(1) 화학공학에서 사용하는 공정장치의 압력은 주로 계기압력으로 나타내기 때문에 별도로 명시하지 않았으면 계기압이라고 보면 됩니다.

이런 혼동을 피하기 위해서 그 반응기 압력을 제대로 나타낸다면 kgf/cm2 g. 라고 맨 끝에 "gauge"압력을 나타내는 "g"를 붙여두는 것이 정확합니다.

(2) 1kgf/cm2 = 0.9678 atm 이는 압력단위의 환산에 불과한 것이지 시스템 알력을 나타내는 것은 아닙니다.

1kgf/cm2 g.= 0.9678 atm g. 1kgf/cm2 a.= 0.9678 atm a.

(3) 반응기 압력이 1 atm 이라는 것은 "대기압"상태인지 절대압 2 atm인지 좀 혼동스러운 표현입니다.
따라서 압력이 걸려있지 않는다면 "대기압"상태라고 표현하고 계기압력 1기압이라고 한다면 1 atm g. 압력으로 표현해야 혼동스럽지 않습니다.

(4) 펌프에 흘러들어가는 경우 펌프가 필요로하는 NPSH 값 이상이면 문제가 없고 액체를 펌핑하기 위해서는 배관내의 압력손실과 System 압력차이 및 정압차이를 모두 공급할 수 있는 펌프의 차압이 필요합니다.

<질문은 반응기의 압력이 얼마일 때 이송이 가장 원활하게 일어날까> 의 의미에 대해 설명이 되었는지 답변바랍니다.

haha0912 haha0912

15-12-21 23:16

(3)번의 답에서 반응기의 PI 값이 1.5 kgf/cm2이면 계기압력이라고 보면 되는지요?
2. 더불어 반응기 내부에 2개 이상의 유체가 있고 압력이 걸려있지않지만, PI 값이 1.3 kgf/cm2이다면 대기압 상태로 볼 수 있는지요?
3. 공정장치의 압력을 주로 계기압력으로 나타낸다고 하셨는데, 계기압력으로 모든 걸 판단해야되는지, 아니면 절대압으로 환산해서 생각하는게 편한지 답변부탁드립니다..
4. 마지막으로 -1 kgf/cm2로 vacuum pump를 이용하여 만들었 을 때 이 압력수치로 어떻게 판단하며 이해하면 되는지요?

(4)에서 펌프의 용량은 충분한데, 파이프 내부에서 펌프로 들어가는 유체의 양 및 점도가 높아서 소리가 많이 납니다.
이럴 때 recycle 밸브를 열어서 과부하되는 걸 방지하고 있습니다. 이런 현상을 방지 및 제대로된 설계를 하려면
어떤 판단과 생각을 해야되는지요.

공부많이 하겠습니다. 답변 감사합니다.

스테파노 Stefano

15-12-22 12:48

AA1) 계기압으로 간주됩니다. 정말 그런지는 그 계기를 달아둔 엔지니어에게 확인해 보세요.

AA2) <..PI 값이 1.3 kgf/cm2이다면 대기압 상태로 볼 수 있는지요?>==> 압력이 걸려있지 않으면 0.kgf/cm2 g이 나타나야 하고 1.3 kgf/cm2를 나타내고 있다면 압력이 걸려있는 상태입니다. 대기압 상태는 절대로 아닙니다.

AA3)압력이 높고 낮은지 판단은 모두 계기압력으로 판단하고, 유체가 끓고 있는지 그렇지 않은지, NPSH가 얼마인지? 진공이 걸려있는지 그렇지 않은지? 등의 관심사항을 알아보려면 (정신차리고) 반드시 절대압력으로 계산해 봐야 합니다.

(AA4) <-1 kgf/cm2로 vacuum pump ...> 대기압은 1.033227 kgf/cm2 (760 mmHg)이므로
(Absolute Pressure)=(Gauge Pressure) + (Atmospheric Pressure)
= (-1 kgf/cm2 g) + (1.033227 kgf/cm2 a) = 0.033227 kgf/cm2 a

(AA4) <..파이프 내부에서 펌프로 들어가는 유체의 양 및 점도가 높아서 소리가 많이 납니다. ..>
==> 유체의 양 및 점도가 높아서 소리가 나는 것이 아닙니다. 펌프로 흘러들어가는 증기가 Pump 내에서 응축되기 때문에 발생하는 소음입니다. 진공시스템 설계가 잘못되어 있어서 그렇습니다. Air Ejector가 달린 진공펌프를 사용해 보세요.

은영마마 osan2kr

18-04-30 20:40

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