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  kettle type Reboiler 설계 관련 질문입니다!
  글쓴이 : 화공초봉   고유ID : kbh9002     날짜 : 18-04-10 14:34     조회 : 570    
Kettle type reboiler를 설계하는 중에 궁금증이 생겨 글을 남깁니다.

1. Kettle type의 Shell의 직경과 Bundle의 직경.
책들을 찾아보면 Bundle의 직경의 1.5~2배 정도가 Shell의 사이즈에 적합하다고 하는데 그 이상의로 shell의 크기를 크게하면 안되나요. HTRI 모사시에는 크게 지장이 없어 보입니다. (shell 안의 물질을 증류하는데 있어서 Bundle의 크기가 작으면 작을 수록, 끝까지 끓여 냈을때 Shell 안에 남는 양이 줄어들어서 고려하고 있습니다.)

2. Kettle type의 tube pitch, OD, Thickness.
이게 가장 난해한데, 끓이는 물질의 오염도나 종류에 따라 상이하다는 것은 들어서 알고 있지만 이것에 설계 기준이 있을까요? Bundle내의 유속 혹은 Shell의 조건에 따른 설계 기준이 있는지 알고 싶어요. 그냥 HTRI에서 에러가 안나면 되는 건가요?

일반적인 Shell & Tube type은 많이 자료가 있는데 Kettle type은 어렵네요.ㅠㅠ
감사합니다!

Stefano    18-04-15 16:04
(1) Kettle의 직경과 길이의 비는 열전달효과와 제작비용 등을 고려하여 최적조건을 찾아 정해진다고 보면 될 것입니다.  길이가 길면 Shell 비용이 늘지만 Shell 외부과 Tube 내에서의 열전달 계수는(흐름 속도들이 늘어나게되어) Tube의 수효(혹은 전열면적)은 줄어들게 되겠지요.  길이비에 따라 제작되는  열교환기의 전열계수가 달라지기때문에 전열면적도 달라져 제작비용도 달라집니다.

(2) 열교환기 Rating Program이 있다면 Tube 크기, 길이와 Baffle Space 등을 바꾸어 가면서 필요로 하는 Tube의 총길이와 Shell 면적을 산출해 보세요.  압력이 높은 경우라면 Shell의 두께는 열교환기 Shell Side 압력과 직경에 비례합니다.  t ≒  P*D/(2*S)

(3)  Reboiler 내에서 완전히 액을 증발시키면서 운전하려는 시도는 하지 않는 것이 좋습니다.  왜냐하면  액이 농축되면서 열교환기 표면에 Fouling 현상이 현저히 증가하기 때문이지요. 

회분식으로 운전할 수 밖에 없는 경우라도 액의 잔량은 다음 회분 공정 처리액과 섞어 처리하고 최종 잔량은 별도처리하는 방법을 취해야 할 것입니다.

(3) 열교환기 Rating Program은 온도가 높게 유지될 때의 Fouling 현상이라는가,  열분해현상을 전혀 알아차리지 못합니다.  따라서 실제 실험을 통해서 연속, 반복 운전이 가능한 운전조건을 찾아서 운전해야 합니다.   

(4) 열교환기에서 취급하는 물질에 따라 추천되는 유속등에 대한 자료는 열교환기 관련 서적에서 찾아볼 수 있습니다.  만일 점도가 크고 Fouling이 심한 경우라면 Kettle식 Reboiler 보다는 강제순환식 Reboiler를 사용해야 하고,  Cleaning이 용이한 구조로 제작되어야 하며,  오염이 많아 자주 Cleaning해야 한다면 Spare Reboiler를 두고 항상 청결한 Reboeiler를 준비해두고 교체하면서 Cleaning 해야 합니다.

한마디로.. Rating Program 너무 믿으면 안됩니다.  해당 공정 혹은 유사한 공정의 운전경험자의 도움이 반드시 필요합니다.
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