게시판 > 질답게시판 > Product Tank 상부 condenser Capacity 확인

스테파노 Stefano

16-01-13 12:47

(1) "Flash Calculation"
질문의 내용은 바로 공정계산에서 가장 기본적인 "Flash Calculation"에 관한사항입니다.

Flashing 이라는 현상은 고온 고압에서 액상 상태의 물질을 감압했을 때 일부분 증기가 발생하면서 온도가떨어지고 그 온도에서의 기-액이 생성되는 현상을 말합니다. 이 계산을 Flashing Calculation이라고 하지 않고 Flash Calculation이라고 (글쓰는 지금시점에서 Google 검색해보면 전자는 36,800,000개의 자료가 그리고 후자는 466,000개 정도의 자료가 검색됨)하는 이유를 필자도 모르겠지만, 어쨌든 감압 후 온도와 기-액 각각의 양을 계산하는 것을 "Flash Calculation"이라고 합니다.

(2) Flash Calculation 원리 - 엔탈피밸런스
이곳 게시판에서 여러번 소개한 일이 있는데 Steam Condensate와 같은 순성분인 경우에는 비교적 계산이 간단하지만 다성분계 계산은 아주 복잡하고 시행오차 방법이 사용되어야 하기 때문에 계산이 번거로운 편입니다.

계산의 원리는 물질수지와 엔탈피 밸런스를 이용하는 방법입니다.

(2) 순성분인 경우 물질수지와 엔탈피 수지에 의해 간단히 계산됩니다.

물질수지: m = mv + ml.................................(1) m: mole feed mv: mole to vapor, l: mole to liquid
엔탈피 밸런스 mh = mv*hv + ml*hl..................(2) h= Feed Enthalpy, hv: Vapor Enthalpy, hl: Liquid Enthalpy

위 뒤 수식을 풀어 mv를 계산하면 됩니다.

계산의 순서는 다음과 같습니다. (계산은 Steam Condensate를 예로 설명)
0) 계산기준: Feed 량 m, 감압전 (절대)압력 p1, 감압후 (절대)압력 p2, (감압전 온도 t1은 p1에서 포화온도로 가정)
Feed 비엔탈피 h

1) 절대압력 p1에서 p2로 감압 후 온도계산..........p2로 감압후 온도 t2 = 순수액상의 증기압이 절대압 p2가되는 온도
(수증기테이블이나 도표에서 p2에서의 포화온도를 찾으면 됨)
2) 감압 후 기상, 증기상의 비엔탈피 찾기......수증기도표에서 t2에서이 포화증기의 비엔탈피 hv, 포화액 비엔탈피 hl 찾기
3) 위의 수식 (1),(2)에 들어있는 m, h, hv, hl 4개는 상수이고 mv, ml만 변수이므로 (1)(2) 두식을 연립으로 풀어서 mv, ml 계산

(3) 질문에서 Heat Loss Q가 있다고 하면 (2)식의 우변에 더해주기만 하면 됩니다. 수증기표와 같이 비엔탈피값을 알 수 있으면 잠열이나 비열은 사용할 필요가 없습니다.

위에 설명한 (2)의 절차에 따라 직접 풀어보시고 답글을 올려주세요.

(1) "Flash Calculation"
질문의 내용은 바로 공정계산에서 가장 기본적인 "Flash Calculation"에 관한사항입니다.

Flashing 이라는 현상은 고온 고압에서 액상 상태의 물질을 감압했을 때 일부분 증기가 발생하면서 온도가떨어지고 그 온도에서의 기-액이 생성되는 현상을 말합니다.   이 계산을 Flashing Calculation이라고 하지 않고 Flash Calculation이라고 (글쓰는 지금시점에서 Google 검색해보면 전자는 36,800,000개의 자료가 그리고 후자는 466,000개 정도의 자료가 검색됨)하는 이유를 필자도 모르겠지만, 어쨌든 감압 후 온도와 기-액 각각의 양을 계산하는 것을 "Flash Calculation"이라고 합니다.

(2) Flash Calculation 원리 - 엔탈피밸런스
이곳 게시판에서 여러번 소개한 일이 있는데 Steam Condensate와 같은 순성분인 경우에는 비교적 계산이 간단하지만 다성분계 계산은 아주 복잡하고 시행오차 방법이 사용되어야 하기 때문에 계산이 번거로운 편입니다.

계산의 원리는 물질수지와 엔탈피 밸런스를 이용하는 방법입니다.

(2) 순성분인 경우 물질수지와 엔탈피 수지에 의해 간단히 계산됩니다.

물질수지:    m = mv + ml.................................(1) m: mole feed  mv: mole to vapor,  l: mole to liquid 
엔탈피 밸런스  mh = mv*hv + ml*hl..................(2) h= Feed Enthalpy, hv: Vapor Enthalpy, hl: Liquid Enthalpy

위 뒤 수식을 풀어 mv를 계산하면 됩니다.

계산의 순서는 다음과 같습니다. (계산은 Steam Condensate를 예로 설명)
0) 계산기준:  Feed 량 m,  감압전 (절대)압력 p1, 감압후 (절대)압력 p2,  (감압전 온도 t1은 p1에서 포화온도로 가정)
                   Feed 비엔탈피 h

1) 절대압력 p1에서 p2로 감압 후 온도계산..........p2로 감압후 온도 t2 = 순수액상의 증기압이 절대압 p2가되는 온도
                                                                    (수증기테이블이나 도표에서 p2에서의 포화온도를 찾으면 됨)
2) 감압 후 기상, 증기상의 비엔탈피 찾기......수증기도표에서 t2에서이 포화증기의 비엔탈피 hv, 포화액 비엔탈피 hl 찾기
3) 위의 수식 (1),(2)에 들어있는 m, h, hv, hl  4개는 상수이고 mv, ml만 변수이므로 (1)(2) 두식을 연립으로 풀어서 mv, ml 계산

(3) 질문에서 Heat Loss Q가 있다고 하면  (2)식의 우변에 더해주기만 하면 됩니다. 수증기표와 같이 비엔탈피값을 알 수 있으면 잠열이나 비열은 사용할 필요가 없습니다.

위에 설명한 (2)의 절차에 따라 직접 풀어보시고 답글을 올려주세요.

카게로우 p941050

16-01-13 14:44

스테파노님 빠른 답변 감사드립니다. 제가 이해를 잘 못해서 그런데 계산을 어떻게 하는지 가르쳐 주시면 감사하겠습니다

0) 계산기준: Feed 량 m =12kg/hr, 감압전 (절대)압력 p1 = 13kg/㎠ 온도 35℃
감압후 (절대)압력 p2 = 3.78kg/㎠ 온도 14℃

Feed 비엔탈피 h ? 무슨말인지 모르겠습니다.

어떤 단일성분을 13kg/㎠ 의 압력으로 12kg/hr로 Product Tank에 Feed 됩니다.
Product Tank의 운전압력은 3.8 ~ 4kg/㎠, 운전온도13.9 ~ 14℃ 이 때 Vapor되는 열량을 구하고 싶습니다.
최종목적은 Product Tank 상부의 Condenser가 열교환 할 수 있는 능력 여부를 판단 하기 위함입니다.
상부 Condneser에 냉매는 Brine -10℃ 로 Feed되고 있습니다.

상부 콘덴서 Q 값은 약 605kcal/hr 정도 됩니다.

스테파노 Stefano

16-01-13 19:49

(A0) 감압후 온도 14도에서의 증기압이 3.78이라고 하면 그 온도, 그 압력에서 단위질량당 엔탈피가 바로 비엔탈피(specific enthalpy)인데 스증기 테이블에 있는 엔탈피 값들이 모두 단위 질량당 엔탈피이기 때문에 이값들이 바로 비엔탈피이지요.

예를 들어 감압전 13 KA(=kgf/cm2 abs) 35℃에서의 Flash Drum으로 들어가는 응축액의 엔탈피가 h이고
3.78KA에서 증발된 증기의 엔탈피가 hv, 3.78 KA 증발되지않고 남은 응축액의 엔탈피가 hl이 됩니다. 증기와 액의 엔탈피 차이 즉 (hv-hl) 값은 바로 증발잠열이 됩니다. 방정식이 하나 더 있습니다. hv나 hl 어느 하나만 알아도 나머지를 계산할 수 있지요.

hv - hl= λ = 65.4 ......(3) 포화증기와 포화액의 비엔탈피 차이는 바로 그 온도압력에서의 증발잠열이 됩니다.

응축기의 전열계수와 전열면적이 제대로 성능발휘한다면 주로 증발잠열(λ)만 제거하므로 응축시킬 수 있는 증기량은 (605 kcal/h)/(65.4 kcal/kg) = 9.25 kg/h이 되는데 발생되는 증기가 과연 그정도인지 계산으로 확인해 보세요.

우선 방정식(1), (2),(3)에서 hv(혹은 hl)와 ml을 소거하여 m, h, hl(혹은 hv), λ로부터 mv 값을 구하는 식을 얻어 계산해 보세요.

결과식이 mv=(m/λ)(h-hl)와 같은 수식이 얻어지나요? h와 hl의 차이는 대략 Cp*(t1-t2)로 추정할 수도 있습니다.

카게로우 p941050

16-01-19 12:28

스페파노님 회신이 늦어 죄송합니다.
상세한 답변 감사드립니다. 이제야 내용을 이해 했습니다.
내용을 이해 한거와 직접 계산 해보는거는 엄청 차이가 있으니 이해한 내용대로 계산을 진행 해 보겠습니다.
수고하십시요.