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Stefano

22-05-06 21:05

(1) 질문에 답을 먼저 달아둡니다.

(A1). Tank Vent Nozzle Size 의 산정 기준: Tank 제작표준과 설계기준에서 제시한 기준 적용하여 크기 결정

(A2). Vent 부에 Chemical Liquid 유입 차단 Trap (Gasket?): Chemical Sleal이 부착되어 있을 때 In-Breathing 및 Out Breathing에 문제가 없어야 하며 액의 역류 방지위한 Trap은 사용하지 않음. Gasket는 Vapor와 수분, 용제, Chemical Seal에 저항성이 있는 것을 사용해야 함. 용제가 없으면 Neoprene 이나 Butyl Rubber등 합성고무가 적절함. 연결구는 Flange 사용을 기본으로 함.

(A3). Vent Nozzle을 통과하는 유량은 Tank Feeding Rate(Out Breathing Rate), Tank Discharging Rate(In-Breathing Rate)를 기준으로 하며 Liquid Seal을 사용할 경우에는 N2-Blowing(유량 알 수 없음. 현재 문제를 야기하는 원인으로 봄) 등을 하지 않아야 함.

Seal에 걸리는 최소 차압은 Seal에 묻힌 Liquid 깊이와 Nozzle Tip에서의 저항에 관련이 있으나 주로 액의 깊이값과 유사함.

(2)
1-1) <..ank Lorry Empy 시점에 N2 Purge ..> Tank Lorry Unloading후 N2 Purging은 Liquid Seal을 엉망으로 만들어 버릴 우려가 있습니다. 다른 방법을 사용해야 할 것입니다 .

1-2) <..Dip Tube 상단의 Vent Hole ..> Unloading Line의 Vent Hole은 이 Line에 Siphon 형성 방지 목적이며 <..Charge 원활하게 하기 위해..>의 목적이 아닙니다. 이를 없앨 수는 없습니다 .

<..Tank 수위가 높아짐에 따라 Dip Tube Vent Hole 에서 분출되는 Chemical 이 더 많아질 것으로 추정..> Tank lorry Unloading Line이 Tank내 액면에 깊이 잠겨있을 때 더 높은 N2 압력으로 불어넣어 주어야 하기 때문에 배출해야 할 N2량이 많아진 것임.

2) <..기포발생으로 표면에 고비중의 Chemical 잔류..> Chemical Seal로 사용하는 물질은 기포가 발생하는 물질을 사용하면 안됩니다. 오히려 표면장력이 커서 거품이 잘 생기지 않는 물질을 사용해야 합니다.

3) Vent Pipe Size 20A 는 Tank 제작규격 최소관경을 만족시키지 못하는 것으로 봅니다. Vent관경 뿐 만 아니라 동일 가스유량에 대해 Seal을 통과하는 Gas 단면적이 작으면 작을 수록 유속이 커질것이므로 우선 Seal을 흐르는 허용치 이하로 유속을 낮게 유지 하도록 하는 것이 필요함.

3) 문제의 발생은 Inbreathing이 아니로 Out-Breating에 의해 발생하는 것으로 보이기 때문에 N2 blowing (Flushing)을 사용하지 않도록 하거나. N2 사용이 불가피하다면 Outbreating Maximum 유속을 제한하는 방법을 사용해야 합니다.

Out Breathing Rate를 제한하려면 (1) Maximum Flushing 압력을 제한하고 (2) Maximum Flow Rate도 제한해야 합니다. 전자의 경우 Tank 설계압력을 초과하지 않도록 하는 미세압력조절밸브, 후자의 경우 Vent Line에 Orifice 사용이 권장됩니다.

(1) 질문에 답을 먼저 달아둡니다.

(A1). Tank Vent Nozzle Size 의 산정 기준:   Tank 제작표준과  설계기준에서 제시한 기준 적용하여 크기 결정

(A2). Vent 부에 Chemical Liquid 유입 차단 Trap (Gasket?):  Chemical Sleal이 부착되어 있을 때   In-Breathing   및 Out Breathing에 문제가 없어야 하며  액의 역류 방지위한 Trap은 사용하지 않음.   Gasket는  Vapor와 수분, 용제,  Chemical Seal에 저항성이 있는 것을 사용해야 함.   용제가 없으면   Neoprene 이나 Butyl Rubber등 합성고무가 적절함.   연결구는 Flange 사용을 기본으로 함.

(A3).  Vent Nozzle을 통과하는 유량은  Tank Feeding Rate(Out Breathing Rate),  Tank Discharging Rate(In-Breathing Rate)를 기준으로 하며  Liquid Seal을 사용할 경우에는 N2-Blowing(유량 알 수 없음.  현재 문제를 야기하는 원인으로 봄) 등을 하지 않아야 함.

Seal에 걸리는 최소 차압은 Seal에 묻힌 Liquid 깊이와  Nozzle Tip에서의 저항에 관련이 있으나 주로 액의 깊이값과 유사함.

(2)   
1-1) <..ank Lorry Empy 시점에 N2 Purge ..>  Tank Lorry Unloading후 N2 Purging은 Liquid Seal을 엉망으로 만들어 버릴 우려가 있습니다.    다른 방법을 사용해야 할 것입니다 .

1-2) <..Dip Tube 상단의 Vent Hole ..> Unloading Line의 Vent Hole은 이 Line에 Siphon 형성 방지 목적이며 <..Charge 원활하게 하기 위해..>의 목적이 아닙니다. 이를 없앨 수는 없습니다 .

<..Tank 수위가 높아짐에 따라 Dip Tube Vent Hole 에서 분출되는 Chemical 이 더 많아질 것으로 추정..> Tank lorry Unloading Line이 Tank내 액면에 깊이 잠겨있을 때 더 높은 N2 압력으로 불어넣어 주어야 하기 때문에 배출해야 할 N2량이 많아진 것임.

2) <..기포발생으로 표면에 고비중의 Chemical 잔류..> Chemical Seal로 사용하는 물질은 기포가 발생하는 물질을 사용하면 안됩니다.   오히려 표면장력이 커서 거품이 잘 생기지 않는 물질을 사용해야 합니다.

3) Vent Pipe Size 20A 는 Tank 제작규격 최소관경을 만족시키지 못하는 것으로 봅니다.  Vent관경 뿐 만 아니라 동일 가스유량에 대해 Seal을 통과하는 Gas 단면적이 작으면 작을 수록 유속이 커질것이므로  우선 Seal을 흐르는 허용치 이하로 유속을 낮게 유지 하도록 하는 것이 필요함.

3) 문제의 발생은 Inbreathing이 아니로 Out-Breating에 의해 발생하는 것으로 보이기 때문에 N2 blowing (Flushing)을 사용하지 않도록 하거나.  N2 사용이 불가피하다면  Outbreating Maximum 유속을 제한하는 방법을 사용해야 합니다.

Out Breathing  Rate를 제한하려면 (1) Maximum Flushing 압력을 제한하고  (2) Maximum Flow Rate도 제한해야 합니다.  전자의 경우 Tank 설계압력을 초과하지 않도록 하는 미세압력조절밸브, 후자의 경우 Vent Line에 Orifice 사용이 권장됩니다.

소다네 skyfamlove

22-05-10 17:32

스테파노님. 답변 감사합니다.
엔지니어링 지식이 떨어져 업무에 어려움이 많네요ㅠ
추가로 문의사항 있습니다.

(A1) Tank 제작표준과 설계기준에서 제시한 기준이 어떻게 되는지 궁금합니다. (반도체용 Chemical Tank)
- Kosha Guide 다 살펴봐도 노즐사이즈 기준에 대한 명확한 내용을 찾을수가 없었습니다ㅠ

1-1) 현재 Tank Lorry N2 가압식 충진 방식으로 N2 Purging 을 안할수는 없습니다.
- Tank Lorry Empty 시점 다량의 N2 유입은 어쩔수 없어 보입니다.

1-2) Dip Tube 의 Vent Hole 에서 분출되는 Chemical 유속, 유량 계산 할 수 있나요?
- Tank Level 수위, Chemical 비중 등 영향을 주는 요인이 궁금합니다.
- 토리첼리 정리 계산 적용에는 무리가 있어보여 문의드립니다.

3) Out Breathing Rate 제한
- Vent Line 에 Orifice 적용한다면 유속이 빨라져 Chemical Liquid 가 동일하게 유입되지 않을까요?
- Vent Line 배기면적을 크게 하여 유속을 느리게 하는게 맞다고 생각됩니다. (현재 20A → 50A 이상)

스테파노 Stefano

22-05-10 23:35

AA1) Vent Nozzle은 운전조건에서 <Tank의 설계압력을 초과하지 않도록 크기를 정해야 한다>고 API Std. 650 및 API Std. 2000일반적 조건을 원칙적으로 수용해야 함을 설명하고 있어서 이를 따르겠지만, API Std 650 표준을 적용하는 경우 1/1/2" 미만의 Vent Nozzle 규격이 없기 때문에 이를 1. 1/2"를 최소직경으로 적용하면 기준적합성 미적용으로 간주되지 않습니다.

흔히, 특정 사업을 위해 정해두는 Engineering Standard 에 최소규격을 2" 혹은 3"로 적용하는 예도 있으므로 우선적으로 이를 적용합니다.

AA 1-1 & 1-2) N2 유입량을 모르고는 Vent Nozzle Size를 결정할 수 없습니다. 액이 흐르고 있을 경우 N2 투입압력은 높고 유속은 낮을터이지만 액이 모두 투입된 후 Siphon Breaker Hole Nozzle과 Feeding Dip Pipe Tip을 통해 흐르는 유량을 추정하기는 어렵습니다. (특히 Chemical Seal Liquid를 불어내기 시작하는 유량이라도 결정하기에는 추정방법이 어렵습니다.)

AA1-2) Tank Level이 높을 경우 불어주는 N2의 압력은 깊이에 비례하여 높아지기 때문에 동일 N2 부피라고 해도 압력이 높아서 유량이 달라지지요. 불어내 주어야 할 압력은 최소한 액에 잠긴 깊이에 해당하는 압력이 되어야 하는 것이 토리첼리 원리에 해당하지요.

A3) Orifice Hole을 통과할 때는 Orifice 전후의 압력차에 의해 Nozzle 단면적을 흘러나가는 유속으로 결정되는데 Nozzle을 빠져나온 후 연결된 배관에서는 유속이 크게 줄어들지요.

3-1) Seal 입구 연결관 중간에 Orifice를 삽입하고 Orifice 전후의 압력이 절대압력으로 2배차가 나도록 하면 Nozzle을 통과할 때 해당가스의 Sonic Velocity가 됩니다. 이때의 유량 이상을 통과할 수 없으므로 이를 기준으로 Nozzle 갯수, 크기를 정해주고 전후 압력차를 제한해 주면 될 것입니다 .

3-2) 단순히 1/2"-->2"이상이라고 추정하지 말고 설계조건을 정확히 정하여 크기를 정하도록 하고 그에 맞게 Seal Tank와 Nozzle의 크기를 결정해야 하겠지요. 관경만 키워서 되지 않을 경우 Cyclone이나 Catch Pot (https://www.classicfilters.com/blog/catchpots-and-drain-vessels-for-use-with-coalescing-filters/?cn-reloaded=1 참조)를 Out-breathing Line후단에 달아두는 것이 추천됩니다.

(2) 결론적으로
1) N2 압력이나 유량을 제한하고
2) Gas 유속을 낮추기 위해 Nozzle 크기와 Seal 통과 단면적을 늘여주고
3) 필요시 추가로 Catch Pot를 두는 것이 좋겠습니다.

흔히, 특정 사업을 위해 정해두는 Engineering Standard 에 최소규격을 2" 혹은 3"로 적용하는 예도 있으므로 우선적으로 이를 적용합니다.

AA 1-1 & 1-2) N2 유입량을 모르고는 Vent Nozzle Size를 결정할 수 없습니다.   액이 흐르고 있을 경우 N2 투입압력은 높고 유속은 낮을터이지만  액이 모두 투입된 후  Siphon Breaker Hole Nozzle과 Feeding Dip Pipe Tip을 통해 흐르는 유량을 추정하기는 어렵습니다.   (특히 Chemical Seal Liquid를 불어내기 시작하는 유량이라도 결정하기에는 추정방법이 어렵습니다.)

AA1-2) Tank Level이 높을 경우 불어주는 N2의 압력은 깊이에 비례하여 높아지기 때문에 동일 N2 부피라고 해도 압력이 높아서 유량이 달라지지요.    불어내 주어야 할 압력은 최소한 액에 잠긴 깊이에 해당하는 압력이 되어야  하는 것이 토리첼리 원리에 해당하지요.

A3) Orifice Hole을 통과할 때는 Orifice 전후의 압력차에 의해 Nozzle 단면적을 흘러나가는 유속으로 결정되는데   Nozzle을 빠져나온 후 연결된 배관에서는 유속이 크게 줄어들지요.

3-1) Seal 입구 연결관 중간에 Orifice를 삽입하고  Orifice 전후의 압력이 절대압력으로 2배차가 나도록 하면  Nozzle을 통과할 때 해당가스의 Sonic  Velocity가 됩니다.    이때의 유량 이상을 통과할 수 없으므로 이를 기준으로 Nozzle 갯수, 크기를 정해주고 전후 압력차를 제한해 주면 될 것입니다 .

3-2) 단순히 1/2"-->2"이상이라고 추정하지 말고 설계조건을 정확히 정하여 크기를 정하도록 하고 그에 맞게 Seal Tank와  Nozzle의 크기를 결정해야 하겠지요.    관경만 키워서 되지 않을 경우 Cyclone이나  Catch Pot (https://www.classicfilters.com/blog/catchpots-and-drain-vessels-for-use-with-coalescing-filters/?cn-reloaded=1 참조)를   Out-breathing Line후단에  달아두는 것이 추천됩니다.

(2) 결론적으로 
1) N2 압력이나 유량을 제한하고
2) Gas 유속을 낮추기 위해 Nozzle 크기와 Seal  통과 단면적을  늘여주고
3) 필요시 추가로 Catch Pot를 두는 것이 좋겠습니다.