자동로그인
컨텐츠 | contents
일반게시판
Q&A게시판
공학 S/W
스터디 | study
단위환산
농도계산
일반화학
화공일반
화공실무

   
  증류 질문
  글쓴이 : 학부4학년   고유ID : vsrv     날짜 : 21-01-14 14:31     조회 : 116    
안녕하세요. 스테파노님이 답변하신 다른 글을보고 공부하다 질문이 생겨 글 올립니다.

일정한 온수(55℃)가 투입되는 반응기에 진공펌프를 가동하여 증류를 진행하는 공정이 있습니다.
이 때 진공펌프를 가동하면 유체의 온도가 30℃ 수준으로 유지됩니다.
이는 증발잠열 = 전열열량이 같아서라고 이해했습니다.

그렇다면 온수 온도를 70℃까지 상승시키면 전열열량이 커지니 그만큼 증류되는 속도도 빨라지는지,
아니면 이미 진공펌프의 최대유량에 도달한 상태기 때문에 증발잠열은 그대로(배기량과 같은 의미로 이해했습니다)이고 유체의 온도가 상승하여 전열열량이 감소하는 형태로 진행될지 궁금합니다.

진공펌프의 배기량은 시스템의 진공도 함수라고 알고 있는데 온도가 높아지면서 증기압(=시스템의 압력)이 높아지고 배기량이 상승할까요?

Stefano    21-01-15 01:13
(0)온수는 가열매체이고 증류하는 물질은 해당진공도에서 비점이 30도인 물질을 증류(증발)하는 공정으로 이해하고 답합니다.

(1) 진공도는 동일하게 유지하는 상태에서 가열매체(온수)의 온도를 55도에서 70도로 올렸을 때 증류량의 변화는 크게 증가할 것입니다.  온수유량과 열전달계수, 전열면적 및 열손실량은 변함없이 동일하다고  간주하면

현재의 증류량 추정:  온수 출구 온도  T2,  전열량  Q1 = U * A * (LMTD)1  = (온수유량 m) * Cp * (Δt1)
변경후 즐류량 추정:  온수 출구온도  T3    전열량  Q2 = U * A * (LMTD)2  = (온수유량 m) * Cp * (Δt2)

Q2/Q1 = (LMTD)2/(LMTD)1  = (Δt2)/(Δt1)-------(1)

위(1)식으로 볼 수 있듯이 온도차이배 만큼 늘어납니다.

(2) 증발되는 물질은 응축기에서 응축될 것이므로 생산량은 늘어 나게 됩니다.  진공펌프는 증발장치의 시스템압력을 유지하기 위해 사용하는 것으로 원료 투입유량이  증가함으로 써 원료중 비응축성 물질의 양의 증가만큼 진공부하가 늘어나지만  증발처리용량과는 거의 무관합니다.

그러나 용량증가에 따라 필히 확인해야 할 장치가 있는데요. 바로 응축기입니다.  늘어나는 증기를  충분히 응출시킬 수 있다면  생산량이 늘어나지만  그렇지 못하고  응축을 다 하지못하고 진공장치로 배출되게 되면  1) 제품 손실이 늘게되고  2)진공부하도 늘어나게 됩니다. 

따라서 우선 먼저 응축기 용량이 충분한가 확인 한 다음 온수의 유량을 늘여 생샨량을 늘여보세요.  원료중 비응축성 가스가 많이 녹아 있지만 않다면  진공부하는 거의 변함이 없을 것입니다. 

(3) 진공도가 일정하게 유지되고 있다면 증발온도는 변하지 않습니다.  증발량을 더욱 높이고자 한다면 온수의 유량을 늘이면 됩니다    이때  LMTD도 함께  늘어나게 되지요.   

열수지를 이용해서  Q1과  Q2를 계산하여  직접 평가해 보세요,  반복하지만 용량을 더 늘이고자 한다면 온수유량,  응축기 냉매 유량도 함께 늘여주면 됩니다. 

(4) 진공펌프 배기량은 정해져 있는 것이고 진공장치의 배기부하는  시스템의 밀봉도,  진공도에 따른 누설량,  급액에 포함된 Noncondensable 함량에 의해 정해집니다.    진공누설량은  진공도에 비례하기 때문에  증발압력, 증발온도가 동일하면  진공누설량은 변함없습니다.    진공관련 참고자료를 찾아보도록 하세요.
학부4학년 vsrv   21-01-18 12:19
답변 정말 감사드립니다.

추가로 질문드릴게 있습니다.
배기량 (=S)인 진공펌프 시스템에 기체 유량(=Q)의 투입이 일정하게 있을때 최대 진공도는 Q/S가 된다고 알고 있는데,
이때 기체 유량, 즉 진공부하는 응축기를 거쳐 응축되지 않은 기체유량을 의미하는 걸까요?
만일 응축기가 충분한 용량을 가진다면 온수유량이 늘어 기체유량이 증가하어도 진공부하(=Q) 값은 증가하지 않아 진공도가 일정하다고 생각해도 될까요?
Stefano    21-01-19 03:59
(1)  배기량은 유체의 부피유량(m3/h) 인데 압력에 따라  가스의 질량유량(kg/h)은 달라집니다.  이대  최대 진공도는 해당 펌프의 최대 진공누설 용량과 관련되며  배출유량이 0 일 때 도달하는 진공도에 해당합니다.

(2) 그렇습니다.  응축기가 충분하면 진공부하는 거의 변함없습니다.
코멘트입력
   

Copyright 1999.07.10-Now ChemEng.co.kr & 3D System Engineering. (mail : ykjang@naver.com, call 010-4456-8090)