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  스팀사용 열교환기 질문
  글쓴이 : 프로세스어…   고유ID : kkj8710     날짜 : 19-04-12 00:02     조회 : 63    
process gas를 steam을 사용하여 온도를 올리는 reboiler를 사용중입니다.
그런데 이때 궁금한게 있습니다. Reboiler로 들어가는 steam을 T1, Reboiler에서 나온 steam을 T2라 하겠습니다.
당연히 T1온도가 T2보다 높겠죠.
이때 T2가 전혀 응축되지 않고  온도만 약간 저하되어 나오는 steam이라고 한다면
Reboiler steam outlet flowrate를 control valve를 사용하여 감소시켜 T2가 어느정도 응축이 되도록 만들 수 있나요?(steam의 헌열이 아닌 잠열을 이용하고자 함)
다시말하면, Reboiler로 들어가는 steam flowrate를 줄여서 steam이 condensate가 되도록 만들어 steam의 잠열을 이용하여 열교환을 더 잘할 수 있도록 하는게 가능한가요? (reboiler의 전열면적은그대로 둔다고 가정)
만약 가능하다면 T2에 steam만 나오는 것보다 condensate가 나왔을 때 열교환 열량이 더 커지게 되나요 아니면 일정할까요?

Stefano    19-04-12 17:21
(0) Steam을 가열매체로 사용하는 이유는 1)응축잠열을 이용할 수 있어서 적은 유량으로 많은 열량을 전달할 수 있어서 좋고, 2) 열전달계수가 커서 전열이 잘되기 때문입니다.  응축수가 생기고 이를 모아서 다시 보일러로 보내 다시 스팀으로 해야한다는 단점이 있지만 그래도 1), 2)의 장점효과가 커서 유리한 경우가 많지요.

(A1) 첫 질문 내용<Steam의 배출구 유량을 조절하여 Steam으로 인한 T2의 조절로 전열량을 조절가능한가?>에 대한 답은 "불가능"입니다. 

그 이유는 Steam의 Mass Rate가 같더라도 배출되는 Condensate와 Steam의 비율에 따라 열을 방출하고 배출되는 엔탈피는 다르기 때문입니다.    Steam, Condensate의 혼합물의 비율이 각각 x, 1-x라고 한다면 출구에서의 스팀-응축수 혼합물 비엔탈피(Specific Enthalpy, 단위질량당 엔탈피)  혼합물 엔탈피는 h = xhs+ (1-x)hc = hc+xλ 가 되여 유량이 같더라도 스팀 잔량비율 x에 따라 혼합물의 엔탈피가 달라지기 때문입니다.  (hs, hc, h: steam, 응축수, 혼합물의 비엔탈피, λ:응축잠열)

또한 가열기내 압력이 일정하게 유지되고 있다면, Steam의 잔량비율이 달라져도 T2는 변화가 없습니다. 

(A2) Reboiler에 전달되는 열량을 조절하려면 공급되는 Steam의 양을 조절해야 합니다.  응축수가 생기면 응축수만 누적되지 않도록 Steam Trap을 사용해서 배출만 해주면 됩니다.
 
Steam Trap은 Steam과 응축수가 섞여있을 때 Steam만 통과하지 못하게 막아주고 Condensate만 배출해 주는 부품입니다.

(A3) T2는 Reboiler 내부에 있을 때는 Steam의 응축온도(즉 응축압력에서의 온도)에 해당하고 Trap을 거쳐 배출되면서 압력이 떨어지면 부분적으로 Flashing 되면서 T3로 온도가 더 떨어집니다.  그러나 Trap은 유량조절장치는 아닙니다.  Steam조절밸브를 통해 공급이 되지 않으면 응축이 더 일어나지 않고 가열도 일어나지 않으며 따라서 응축도 더이상 생성되지 않습니다. 

Trap을 통해 Steam이 누설된다는 것은 스팀의 잠열을 이용하지 못했다는 것을 의미 하며 바람직하지 않는 현상이므로 효율좋은 Trap이라면 Steam 누설이 거의 없는 좋은 제품이라는 것을 뜻합니다.  Steam이 새어 나오는 것은 곧 열손실을 말합니다.
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