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  vertical thermosyphon reboiler를 이용하는 Tower Bottom Sump의 액면 높이 관련
  글쓴이 : 낭만고양이   고유ID : kornight     날짜 : 17-05-24 14:18     조회 : 1720    
안녕하세요.
Vertical thermosyphon reboiler를 사용하는 Distillation Column 에서 Column Bottom sump의 액면 높이가 Reboiler 출구 보다 높을 경우 어떤 문제가 있는지 여쭤보고자 합니다.

생각하기로는, Reboiler 출구측 head가 높아지므로 reboiler에서 증발된 vapor가 밀도차이를 이용해 Column으로 빠져나갈 때 liquid에 의한 저항이 커지면서 충분히 빠르게 reboiler를 탈출하지 못하면서 reboiler tube에서의 열교환 시간이 늘어나게 되고, 이로 인하여 열매체와의 온도차이가 작아지고 vapor에 대한 열전달계수가 작아지면서 열교환 효율이 적어져 reboiler의 vaporizing 성능이 떨어질 것으로 생각됩니다.

다만, reboiler에서 생성된 vapor는 column 내부의 liquid와 아주 큰 밀도차이가 있으므로 reboiler를 빠져나가는 데에는문제가 없을 것으로 생각되고요. 동시에, reboiler 입구쪽의 liquid head는 아주 크므로 reboiler 입구를 통해서 liquid가 공급되는 데에는 문제가 없을 것으로 생각되고요.

즉, 결과적으로 reboiler의 design load대로 운전은 안되나, 줄어든 load로 나마 운전은 될 것으로 생각됩니다.

그리고 이때, reboiler의 size가 충분히 크고 현재 운전 조건에 여유가 있다면 reboiler의 출구 이상으로 column liquid level이 형성되더라도 운전 가능하다 라고 생각되어 지는데 의견을 부탁 드립니다.

낭만고양이 kornight   17-05-24 14:33
그 외에도 heavier entrainment 나 tower flooding등의 현상도 동반될 수 있겠으나,
일단 tower가 '아직까진' 잘 동작하고 있는 동안에는 위 부분은 '아직' 일어나지 않았다고 생각되어집니다.
스테파노 Stefano   17-05-25 12:44
(1) 질문글에서 추정하고 있는 것과 같이 액면이 높아지면 (증기와 밀도의 차이가 있어서) 증기의 순환은 이루어지지만 출구에 액이 모두 채워져 있는 상태가 되므로 Vapor 통로가 좁아져서 순환시 차압이 늘어나게될 것입니다. 

그로 인하여 액의 순환유량이 줄어들게되어 Reboiler의 열전달계수가 줄어들면 결국 이미 설계되어 있는 Reboiler의 경우 용량이 줄어드는 효과를 낳게됩니다.  Reboiler 용량이 충분히 큰 경우라면 문제없겠으나 여유가 부족한 경우 순환량이 줄어 Column Load 처리가 부족할 수가 있을 것입니다.

(2) 일반적으로 Reboiler 출구중 Vapor 비율은 5~30% 정도 범위에 드는데 Vapor의 부피는 압력에 따라 다르겠지만 액 부피의 수십~수백배에 달하기 때문에 대부분의 부피유량은 Vapor가 차지하게 됩니다. 

만일 Vapor 출구 위로 액이 채워져 있다고 하면 출구 Duct 부분에 액이 역류되어 결과적으로 Vapor의 통로가 좁아지면 Vapor출구쪽 차압이 크게 늘어날 것입니다.   

(3) 질문 끝부분에 언급한 내용 즉,  Heavies Entrainment에 의해 분리효율을 떨어뜨리는 효과로 이어질 수 있지만...  그러나 Tower Flooding 과는 무관하다고 봅니다.
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