게시판 > 질답게시판 > 탱크 운전온도 유지를 위한 스팀량 계산 방법

Stefano

20-02-19 13:30

( A1) Tank 가열을 위해 필요한 열량

45 ton 용량의 Tank를 가열하는데 필요한 열량 계산은 전체 물질의 양을 승온하기 위한 속도(℃/h)로부터 계산됩니다. 상온에서 90도까지 승온하기 위한 시간을 정하지 않고는 가열속도(kcal/h)를 알 수 없습니다. 가열되어 90도에 도달한 후 온도변화가 없다고 하면 더 이상의 가열열량(kcal/h)을 필요하지 않습니다. 90도에 도달했어도 열손실(kcal/h)이 일어나고 있다면 스팀(kg/h)이 필요하지 않지요.

가열열량(전열속도), q kcal/h = (질량. m kg) * (비열, Cp kcal/kg-℃) * (승온속도, Δt/θ ℃/h) ....(1)

<..Q= 45,000kg x 1 kcal/kgc x 1c....(a)> 이 (a)식은 비열이 1 kcal/kg-℃인 물질 45 톤을 1℃ 올릴때 마다 필요한 전체열량에 해당합니다. 시간개념이 없이 1℃라고만 이야기 하면 이 수식은 다른 방법으로 설명되지 않습니다. 1℃대신 1℃/분과 같이 시간개념이 포함된 경우라면 분당 1℃ (즉 60 ℃/h)와 같이 승온속도를 나타낸다면 가열해 주어야할 열량이 됩니다.

해당 탱크를 20℃에서 90℃까지 30분동안에 승온한다고 하면 승온속도는 (90-20)℃/30 min 즉 140℃/h로 승온하는 셈이므로 (1)식으로 가열열량을 계산하면 q = (45,000 kg ) * (1 kcal/kg/℃) * 140 (℃/h) = 6,300,000 kcal/h
이를 스팀의 잠열 (약 500 kcal/kg)으로 나누면 필요한 스팀의 유량 (kg/h)을 알 수 있습니다.
(열량 kcal단위와 전열(가열)속도. kcal/h 단위를 혼동하면 안됩니다.)

<q = 45000kcal/hr...> 라고 한다면 (a)식에서 1℃ 대신 1 ℃/h의 승온속도로 가열한다는 뜻이 됩니다. 이 승온속도로 20도에서 90도까지 승온한다면 (90-20)℃/(1 ℃/h ) = 70h (= 약3일) 걸립니다. 필요한 스팀은 45,000 kcal/h / (500 kcal/kg) = 90 kg/h 이 됩니다.

(A2) 탱크 열손실량

탱크로부터 대기에 손실되는 방열손실량은 탱크 표면적(A m2)과 대기와의 온도차(Δt℃)에 따라 달라지는 대류전열손실(h, kcal/h/m2)계수에 의해 q = h * A * Δt 와 같은 수식으로 계산되며 단위도 kcal/h가 됩니다. 열손실량(kcal/h)을 알면 필요한 스팀의 잠열량 (약 500 kcal/kg)으로 나누어 Steam 유량(kg/h)을 구할 수 있습니다. 필요한 Steam량 계산시 현열을 무시됩니다. 145도 스팀을 사용했다면 145도 응축수로 배출된다고 보는데 잠열에 비해 현열은 무시할 수준이기 때문입니다.

필요 Steam 유량, m kg/h = (필요열량 q kcal/h?/(Steam 잠열, λ ≒ 500 kcal/kg) ....(2)

<..Q=UALMTD...> 이 수식은 가열부하가 Q kcal/h일 때 전열계수 U, 온도차LMTD, 일때 필요한 전열면적 (A m2)를 계산하는 열전달 수식 (가열코일이나 자켓트, 열교환기 면적 등 계산에 사용되는 수식)에 해당합니다. . 스팀량 계산에는 현열을 사용하지 않기 때문에 온도차는 사용되지 않고 (2)식의 분모에 있는 것처럼 kcal/kg과 같은 잠열만 고려합니다.

( A1) Tank 가열을 위해 필요한 열량

45 ton 용량의 Tank를 가열하는데 필요한 열량 계산은 전체 물질의 양을 승온하기 위한 속도(℃/h)로부터 계산됩니다.   상온에서 90도까지 승온하기 위한 시간을 정하지 않고는 가열속도(kcal/h)를 알 수 없습니다.   가열되어 90도에 도달한 후 온도변화가 없다고 하면 더 이상의 가열열량(kcal/h)을 필요하지 않습니다.   90도에 도달했어도 열손실(kcal/h)이 일어나고 있다면 스팀(kg/h)이 필요하지 않지요.

가열열량(전열속도), q  kcal/h  =  (질량.  m kg)  * (비열,  Cp kcal/kg-℃) * (승온속도,  Δt/θ   ℃/h) ....(1)

<..Q= 45,000kg x 1 kcal/kgc x 1c....(a)> 이 (a)식은 비열이 1 kcal/kg-℃인 물질 45 톤을 1℃ 올릴때 마다 필요한 전체열량에 해당합니다.  시간개념이 없이  1℃라고만 이야기 하면 이 수식은 다른 방법으로 설명되지 않습니다.   1℃대신  1℃/분과 같이 시간개념이 포함된 경우라면   분당  1℃  (즉  60 ℃/h)와 같이 승온속도를 나타낸다면 가열해 주어야할 열량이 됩니다.

해당 탱크를 20℃에서 90℃까지 30분동안에 승온한다고 하면  승온속도는 (90-20)℃/30 min 즉 140℃/h로 승온하는 셈이므로 (1)식으로 가열열량을 계산하면   q = (45,000 kg ) * (1 kcal/kg/℃) * 140 (℃/h) = 6,300,000 kcal/h  
이를 스팀의 잠열 (약 500 kcal/kg)으로 나누면 필요한 스팀의 유량 (kg/h)을 알 수 있습니다.  
(열량 kcal단위와 전열(가열)속도. kcal/h 단위를 혼동하면 안됩니다.)

<q = 45000kcal/hr...> 라고 한다면 (a)식에서  1℃ 대신  1 ℃/h의 승온속도로 가열한다는 뜻이 됩니다.  이 승온속도로 20도에서 90도까지 승온한다면 (90-20)℃/(1 ℃/h ) = 70h (= 약3일) 걸립니다.   필요한 스팀은 45,000 kcal/h / (500 kcal/kg) = 90 kg/h 이 됩니다.

(A2) 탱크 열손실량

탱크로부터 대기에 손실되는 방열손실량은 탱크 표면적(A m2)과 대기와의 온도차(Δt℃)에 따라 달라지는 대류전열손실(h, kcal/h/m2)계수에 의해  q = h * A *  Δt 와 같은 수식으로 계산되며 단위도 kcal/h가 됩니다.   열손실량(kcal/h)을 알면 필요한 스팀의 잠열량 (약 500 kcal/kg)으로 나누어 Steam 유량(kg/h)을 구할 수 있습니다.   필요한 Steam량 계산시 현열을 무시됩니다.    145도 스팀을 사용했다면 145도 응축수로 배출된다고 보는데 잠열에 비해 현열은 무시할 수준이기 때문입니다.

필요 Steam 유량, m kg/h =  (필요열량 q kcal/h?/(Steam 잠열, λ ≒ 500 kcal/kg) ....(2)

<..Q=UALMTD...> 이 수식은 가열부하가 Q kcal/h일 때 전열계수 U,  온도차LMTD, 일때 필요한 전열면적 (A m2)를 계산하는 열전달 수식 (가열코일이나 자켓트, 열교환기 면적 등 계산에 사용되는 수식)에 해당합니다. .   스팀량 계산에는 현열을 사용하지 않기 때문에 온도차는 사용되지 않고 (2)식의 분모에 있는 것처럼  kcal/kg과 같은 잠열만 고려합니다.

신동희2 kartbugi

20-03-02 19:00

주옥같은 답변감사합니다. 많은도움이 되었습니다~