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  NG 누설량 계산 방법
  글쓴이 : 심재혁   고유ID : sjh5931     날짜 : 20-02-12 23:29     조회 : 43    
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안녕하십니까.

NG 배관의 누설량을 계산하고 있는데

NG CV가 PASSING 하여 CV 개도가 0%인데 후단 압력이 상승합니다. (BNR은 항상 정지상태)
후단 압력이 상승하다가 (평균 50시간) 1.5bar.g(T=290K)가 되면
후단 Vent Valve가 Open 되어 NG가 외부로 배출됩니다. (10초)

배관 직경과 길이로 부피를 계산했을때 총 부피는 860L입니다. (0.858m^3)

1.5bar가 되어 Vent Valve가 열리기 전까진 CV 후단부터 Vent Valve전단까지 NG가 Filling되고 있기 때문에
1.5bar가 된 순간의 NG 체적을 계산하면 누설량을 알 수 있다고 생각했습니다.

PV=nRT 공식을 V=nRT/P로 유도해서 계산하기에 n값을 알 수 없어서 맞는 방법이 아니라고 생각합니다.

그래서 누설량 Q = V(배관 부피) * P(1.5bar.g) / t(50Hour)로 계산을 해보니 0.0383m3/h가 나왔습니다.
제가 계산한게 맞는지 질문드립니다.


감사합니다.


스테파노 Stefano   20-02-14 11:34
(0) 게시판에 글을 올릴 때 처음나오는 약어는 설명한 다음 사용해 주세요.  (헤아릴 수도 없이 주문해오고 있는 사항입니다.)
NG = Not Good
CV = CJ-Entertainment's "Parasite" Victory
BNR= Bad News Racing (of Corona 19)

(1) Pressurized Gas Quantity in the System

닫혀진 공간에서 일정 압력을 나타내고 있었던 기체의 양을 계산하는 방법은  <PV=nRT...(1)> 수식을 이용하면 간단히 계산할 수 있습니다.  (배출전 계기압으로 나타내고 있다가  배출후 대기압을 나타낸다면 배출량 계산시 P를 절대압력으로 계산하지 않고 계기압 압력차로 계산해서 구할 수도 있지만  이런 계산에서는 항상 절대압력을 사용하는 방법이 좋습니다.)

i) System 내의 기체의 양 계산  (흐름이 없는 용기내의 가스량 계산)
System 부피 V,  절대압력 P,  절대온도 T 일때 Sytem내의 기체 몰수 계산:  n = P*V/(R*T) ....(2) 

이 기체의 몰수를 표준상태 부피로 환산하려면 이 값에다 22.414 Nm3/kg-mole을 곱하면 됩니다.  Vo, [Nm3] = n * 22.414 ...(3) 

**참고**
이상기체 상수 R = Po*Vo/(n*To)= 1.01325 bar*22.414 m3/(1*273.15 K)= 0.083145 m3-bar/K-kg-mole
이상기체 몰당부피=> Vo/n = (R*To/Po )= 0.083145*273.15/1.01325 =22.414 Nm3/kg-mole

ii) System 내의 압력을 P1에서 P2로 변경될 경우 (압축 혹은 감압에) 필요한 가스의 몰수 계산 (질문에 해당하는 경우)
기체의 몰수 변동  Δn = (P2-P1)*V/RT = ΔP*V/RT ...(2a);  표준상태 부피변동으로 환산시,  ΔVo, [Nm3] = Δn * 22.414 ...(3a)

질문에 해당하는 System(V=0.86 m3, T=290K)에서  P1 = 1.5 bar.g = 2.51325 bar. abs 에서  P2= 0 bar. g = 1.01325 bar. abs로 압력이 변경되었을 경우 배출해야 하는(방출되는) 가스의 전체량은 

Δn = (P2-P1)*V/(RT)=(1.01325-2.51325)*0.86/(R*T) = 0.0535 kg-mole
ΔVo = 0.0535 * 22.414 = 1.199 Nm3

이 양이 50시간동안 균일하게 배출되고 있었다면  몰유량은 n/t = 0.0535/50 = 0.00107 kg-mole/h  or 부피유량은 0.024 Nm3/h 

(2) <...n값을 알 수 없어서 ...> 는 맞는 말이 아닙니다. 

계내에 있는 가스량은 (2), (3)식으로 계산하면 되고  방출 전후의 몰수변화를 기준으로 방출량을 계산하려면 (2a), (3a)식을 이용하면 됩니다.  배출시간이 10초라면 이 양들이 10초에 모두 배출되는 것이고 만일 50시간동안 일정(균일)하게 배출하는(누설되는) 유량을 계산하려면 이들 값을 50h로 나누면 됩니다.

(3) 참고로..

대부분의 Control Valve(CV)는 Shut-off 기능을 가지고 있지 않기 때문에 완전히 닫힌상태에서도 누설된다고 보면 됩니다.  질문의 시스테과 같은 경우에도 완전히 닫힌 CV이지만 누설되어 후단의 압력이 높아지고 있는 현상을 보이고 있습니다.
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