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  폴리트로픽 효율에 관해서 질문있습니다.
  글쓴이 : 조던   고유ID : aszx921     날짜 : 20-01-20 09:04     조회 : 216    
안녕하세요
이번에 신입 엔지니어 업무를 맡아 압축기의 load를 구하는 업무를 받았습니다.
vendor의 k값과 inlet, outlet stream의 온도 압력을 알고있는 상태에서
각 단의 효율을 계산하고 그로부터 폴리트로픽 head와 KW를 계산하고
실제 operating value와 비교해서 에너지 소모량을 비교해서 효율을 검증하고
 Performance curve와 2차 검증을 할려고 합니다.

 문제는
1. 효율*(n-1)/n = ((k-1)/k
(n-1)/n : polytropic exponent
k= cp/cv (from vendor)
로 계산했을 때의 효율이 100%가 넘게 나오는데 이 값이 맞는것인지( vendor는 효율을 79%정도로 주고있습니다)

2. 1번이 아니라면 vendor에서 제시한 효율은 (n-1)/n 과 (k-1)/k를 비교한 값이 아니라 전체 에너지의 효율을 이야기하는 것이 맞는지 (KW로 비교)

3. polytropic head란 무엇인지

4. polytropic head factor, f 값은 어떻게 구할 수 있는지
H = n/(n-1) *Zs R Ts((Pd/Ps)^((n-1)/n)-1) * f
H : polytropic head
f : polytropic head factor

5. performance curve에서 어떤 정보를 가지고 어떻게 그래프를 읽어서 load를 알 수 있는지 알고싶습니다.
curve에는 x축은 부피유량, y축은 각각 Discharge pressure, polytropic head, shaft power 로 되어있습니다.

아직 많이 부족한 후배 엔지니어가 선배님들께 배울 수 있는 기회를 제공해주시기를 부탁드리겠습니다.
바쁘신데 긴 글 읽어주셔서 감사하고
좋은하루 보내세요!

스테파노 Stefano   20-01-20 15:53
A1)  Polytropic Efficiency 
효율이 100% 넘게 나올 수 없습니다.  수식이 틀렸거나 계산착오이겠지요.  분모 분자가 바뀌었는지 확인하여 다시 계산해 보세요.    Polytropic Efficiency는 다음과 같이 정의되어 있습니다.  분모 분자가 바뀔우려가 있습니다.
    Polytropic Efficiency  =  (k-1)/k/(n-1)/n  =  n/(n-1)/k/(k-1) = n(k-1)/k(n-1)  .......(1)

A2)  효율은 n-1/n을 기준으로 k-1/k값을 비교한 값으로 Popytropic Head로부터 동력을 계산하고 이를 효율로 나누면 실제 필요한 압축 동력이 구해집니다.

A3) Polytropic Head
Polytropic Process는 Isothermal Process(정온공정),  Isentropic Process(단열및 가역공정)과는 달리 압축과정에서 열출입(주로 냉가)이 포함되어 있고 비가역(마찰 손실 존재)적인 공정에 해당합니다.  따라서 열출입, 온도변화, 마찰손실이 존재하는 과정을 말합니다.  이 과정에서 필요한 (단위질량당 혹은 단위 몰당) 에너지를 Polytropic Head라고 합니다.

"Head"라는 용어는 원래 물만을 취급하는수력학에서 사용해오던 것으로 물질의 양과는 관련없이 기준점에서 어느높이까지 중력을 거슬러 올려놓았을 때 물의 위치에너지를 나타내기 위해 사용되는 용어입니다.  예를 들어 댐의 액면이 지상에서 100 m  높이에 있다면  여기에 중력가속도를 곱하면 단위질량당 위치에너지가 되는 것처럼 Gas를 압출할 경우에도  단위질량당(혹은 단위몰당) 압축에너지를 Head로 나타냅니다. 

A4) Actual Power
Polytropic Head는 구하는 수식은 몰당 Head로 계산하는 수식인데 몰당 Head로 나타낸 수식입니다.  만일 이를 단위질량당 Head로 나타내려면 분자량으로 나누어 주어야 합니다.   

질문에서의 <polytropic head factor, f>는 아마 분자량의 역수로 보입니다.

A5) Compressor Performance Curve는 유량과 압력, 동력을 나타낸 그래프입니다.  부피 Load는 가로축을 읽으면 되는데 그 유량에서 배출할 수 있는 최대압력을 기준으로 Polytropic 동력이 그려져있고 이를 효율로 나누면 Shaft 동력이 됩니다.
     
조던 aszx921   20-01-28 08:56
너무 늦어서 죄송합니다.

알려주신 덕분에 많은 도움이 되었습니다.

친절한 답변 감사합니다!
Pandora    20-03-03 20:44
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