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  ΔP와 감압밸브의 차이
  글쓴이 : 로버트드니…   고유ID : lottegov3     날짜 : 21-02-23 08:05     조회 : 60    
안녕하세요, 이 사이트 덕분에 화공에 대한 전반적인 지식을 알게 되어 항상 감사드리고 있습니다.


제가 보고 있는 공정에는 Flash와 전열을 이용하는 Vaporizer를 통과하여 포화 내지 약간 과열 상태가 된 증기가 사용처에서의 압력에 맞추기 위해서 PCV를 통과한 후 Superheater를 통과하게 됩니다. 이 공정에 이상한 점이 있다는 느낌을 받았습니다. 

 제 생각에 Vaporizer를 통과한 증기는 포화 또는 약과열 상태의 10 kg/cm²g 증기라고 생각되는데 이 증기가 PCV를 통과하여 5 kg/cm²가 되게 되면, Condensate가 발생할 것이고, 그렇게 되면 후단의 Superheater가 의미가 없이, Condensate를 다시 증발시키는 게 급선무가 되는 게 아닌가 하는 생각이 들었습니다.

(1) 이 질문에 대해서 나름대로 조사를 하다보니 포화증기가 PCV를 통과하게 되면 더 낮은 압력의 "과열" 증기가 생성된다는 것을 보았습니다. 그러므로 위 공정에서는 Condensate의 재기화가 필요없이 Superheater를 쓸 수 있다는 점을 알게되었습니다.
직관적으로는 포화 10 kg/cm²→5 kg/cm²이므로 5 kg/cm² 포화상태의 증기와 Condensate가 나올 것 같은데 그렇지 않고 과열 증기만이 나오는 이유가 궁금합니다.

(2) 반대로, 위와 비슷하게 마찬가지로 ΔP가 5kg/cm²가 되도록 Baffle 등을 배치한 Drum을 통과할 때는 일부 Condensater가 Drum의 하부로 내려오는 것을 볼 수 있는데 ΔP가 걸리는 Drum과 PCV는 모두 Adiabatic Process로 생각되어 그런 면에서 차이가 유발되는 것은 아닌 것 같고, 어떤 차이로 인해서 각기 다른 현상이 일어나는지 알려주시면 감사하겠습니다.

스테파노 Stefano   21-02-24 11:25
(A1) 증기의 압력을 낮추게 되면 과열상태가 됨이 맞습니다.  고압상태의 엔탈피가  H1 (=E1 + P1*V1)이고  저압상태의 엔탈피가  H2 (=E2 + P2V2)라고 하고 이상기체 법칙을 따른다고 가정하면  P1 V1= P2 V2가 되어  엔탈피중  압력*부피에 해당하는 "외부에너지"는 동일하지만  압력강하시 온도가 떨어지게 됩니다.  등엔탈피 과정에서  압력이 떨어지면 포화온도로부터 점점 더 멀어집니다.  따라서 고압상태가 만이 포화증기였다면  감압시 저압의 과열상태가 된다는 이야기입니다. 

질문의 글 중에 <..10 kg/cm²g 증기라고 생각되는데 이 증기가 PCV를 통과하여 5 kg/cm²가 되게 되면, Condensate가 발생할 것이고...>는 맞지 않는 내용입니다.  고압증기가 저압증기로 압력이 낮아지면  과열도(=해당증기 온도와 포화온도간의 온도차) 가 증가하고  응축액이라고 한다면 감압 시 Flash  Vapor(이를 "Live Steam"이라고 부름)가 발생하면서 증기와 액의 온도는 같은 온도로 떨어집니다. 

(A2)  <..ΔP가 5kg/cm²가 되도록 Baffle 등을 배치한 Drum을 통과할 때는 일부 Condensater가 Drum의 하부로 내려오는 것..>여기서 언급하고 있는 Drum은  "Separator" 혹은 "KO(Knock-out) Drum"에 해당하는데 포화증기 혹은 과열증기 이송중 열손실에 의해 생성되는 응축액을 제거하기 위한 목적으로 사용되는 장치입니다.  스팀에 응축액이 혼합된 상태로 후단의 장치에 공급되는 경우 소음과 마모가 심해 지기 때문에 미리 제거하기 위한 장치이지요.   

Drum내 "Baffle"은 응축액이 Baffle에 부딛혀 Baffle을 따라 흘러내리도록 하는 역할과 기상이 Baffle을 돌아 오면서 포함되어 있을 응축액이 원심력과 관성엥 의해 분리되도록 하는 목적으로 달려있습니다.  일정  ΔP압력차를 유발시키는 목적으로 사용된 것이 아니고 실제 압력차는 해당유속에서 1 velocity head 만큼의 차압이 날 정도밖에 되지 않습니다. 

배관에서 정온이 유지되도록 보온 했는데도 온도가 떨어지는 것이라든가,  초기 스팀공급 시 배관을 가열시키기 위한 Steam의 소요는 어쩔 수 없는 선택이며 이들 두 과정에서 "Adiabatic State"를 거론하기는 적절하지 않습니다.     

증기 이송은 원래 열손실이 없음이 바람직한데  이송 중 주기적으로,  혹은 초기 스팀 공급시 생성되는 응축액은 반드시 제거해야 하는데  해당장치에서 이를 분리 제거하는 것이며
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