게시판 > 질답게시판 > 안녕하세요... 물의 증발량 관련 문의드립니다.

스테파노 Stefano

08-05-13 21:16

(1) 폐수 유입, 유출이 되지 않을 경우.
폐수 Tank의 온도가 95도라고 하여도 Vent Piing을 통한 공기 유출이 없으면 정지된 상태에서 수증기가 Vent Pipe를 통해 외부로 확산되어가는 속도만큼의 수증기만 배출될 것입니다.

탱크 내의 수증기 농도는 m%(v%)로 0.89196/1.033 = 86.35 m%가 됩니다. 나머지는 공기인데 이 수증기 농도는 대기의 수증기 농도보다 훨씬 높기 때문에 계속해서 수증기가 공기로 확산되어 갈 것입니다.
이 때 확산되어가는 속도를 구하려면 수증기의 배출관을 통한 확산 속도에 의해 유량을 계산해야 합니다. 이 계산은 복잡하기만 했지 큰 도움이 되지 않을 것입니다. 우선 접어두고 다음의 경우를 살펴보면

(2) 탱크에 폐수 유입 시 Vent 유량
폐수 탱크에 Liquid 폐수가 흘러들어오는 경우, 탱크내의 공기/수증기 혼합물은 액체가 흘러들어오는 유량과 같은 유량으로 배출되게 될 것입니다.

이 때 탱크내의 수증기 농도는 (1)의 경우와 같고 공기/수증기 혼합물의 배출 유량은 폐수 유입유량과 같습니다.
폐수 탱크가 비워진 상태에서 배출 유량이 없을 경우 이 유량과 농도를 기준으로 하면 됩니다.

대기압 상태에서 Hydrocarbon의 Out-breathing Loss를 계산하는 수식이 API Standard 2000 Para 4.3.2.2.에 있는데 이를 적용할 필요는 없을 것입니다.

(3) 탱크에 폐수 유출시 Breathing In 유량
폐수 탱크에서 Liquid를 (Tank Lorry등으로)유출시키는 경우 이번에는 외부로부터 Liquid 유출 속도와 같은 유량으로 대기의 공기가 탱크로 흘러들어갑니다. 이때 흘러들어가는 공기의 수증기 농도는 대기의 습도로부터 계산할 수 있습니다.
Tank Lorry에 Loading 할 경우 Loading Pump 유량과 동일한 공기가 흘러들어갑니다.

(4) 탱크에 폐수가 유입, 유출이 동시에 일어나는 경우
폐수탱크에서 흘러들어오는 유량과 유출되는 폐수의 유량의 차이만큼의 공기/수증기 혼합물 혹은 공기가 유출되거나 유입되게 될 것입니다. 이 유량은 (2)나 (3)의 유량에 비해 상대적으로 작은 값이 될 것입니다.

(5) Tank 주위의 화재의 경우
Tank 주변에서 화재가 발생했을 경우에는 탱크의 액이 충만된 상태에서 액이 접하고 있는 수평 투영면적에 전열되는 열량을 계산하여 이를 증발되는 물질의 잠열로 나누어 배출량으로 합니다. 이 유량의 계산은 API Standard 2000 Para 4.3.3.2를 찾아보도록 하세요. 계산 수식은 Nm3/h = 881.55 *Q*(F/L)*(T/M)0.5의 수식을 사용하며 Q=C A^B의 형태의 열유입량이 됩니다.

(6) 결론적으로
유량이 가장 많은 경우 유출은 (2), 유입은 (3)의 경우가 될 것입니다. (5)의 경우는 Emergency Case인데 폐수에 Volatile 성분이 증발하여 연소범위에 들어가지 않을 경우 고려할 필요가 없을 것으로 봅니다.

Venting 유량을 최소화 하려고 하면 Breather Valve를 설치해 두고 유출될 경우에 이를 포집할 수 있도록 하여 배출 유량으로 하면 최소의 유량이 될 것입니다. Vent Vapor를 포집할 경우 Tank에 진공이 걸리지 않도록 하는 것이 필요합니다.

Breather Valve 말단 혹ㅇ느 Vent Pipe 말단에 포집용 Hood를 두고 이를 통해 배출되는 수증기/공기혼합물을 흡입하도록 하는 것이 가장 좋은 방법일 것이나 수증기 온도가 떨어지면 응축수가 생성될 수 있기 때문에 응축수를 제거할 수 있는 Loop-Seal Drain Piping을 군데 군데 설치해야 할 것입니다

결국, 배출유량을 정확히 계산하되 될 수 있는대로 밀폐시스템으로 하며 탱크에 진공이 걸리지 않도록 할 필요가 있습니다.

도움이 되었는지 궁금합니다.

(1) 폐수 유입, 유출이 되지 않을 경우.
폐수 Tank의 온도가 95도라고 하여도 Vent Piing을 통한 공기 유출이 없으면 정지된 상태에서 수증기가 Vent Pipe를 통해 외부로 확산되어가는 속도만큼의 수증기만 배출될 것입니다.

탱크 내의 수증기 농도는 m%(v%)로  0.89196/1.033 = 86.35 m%가 됩니다.  나머지는 공기인데 이 수증기 농도는 대기의 수증기 농도보다 훨씬 높기 때문에 계속해서 수증기가 공기로 확산되어 갈 것입니다.   
이 때 확산되어가는 속도를 구하려면 수증기의 배출관을 통한 확산 속도에 의해 유량을 계산해야 합니다.   이 계산은 복잡하기만 했지 큰 도움이 되지 않을 것입니다.   우선 접어두고 다음의 경우를 살펴보면

(2) 탱크에 폐수 유입 시 Vent 유량
폐수 탱크에 Liquid 폐수가 흘러들어오는 경우,  탱크내의 공기/수증기 혼합물은 액체가 흘러들어오는 유량과 같은 유량으로 배출되게 될 것입니다.

이 때 탱크내의 수증기 농도는 (1)의 경우와 같고 공기/수증기 혼합물의 배출 유량은 폐수 유입유량과 같습니다.  
폐수 탱크가 비워진 상태에서 배출 유량이 없을 경우 이 유량과 농도를 기준으로 하면 됩니다.

대기압 상태에서 Hydrocarbon의 Out-breathing Loss를 계산하는 수식이 API Standard 2000 Para 4.3.2.2.에 있는데 이를 적용할 필요는 없을 것입니다.

(3) 탱크에 폐수 유출시 Breathing In 유량
폐수 탱크에서 Liquid를 (Tank Lorry등으로)유출시키는 경우 이번에는 외부로부터 Liquid 유출 속도와 같은 유량으로 대기의 공기가 탱크로 흘러들어갑니다.    이때 흘러들어가는 공기의 수증기 농도는 대기의 습도로부터 계산할 수 있습니다. 
Tank Lorry에 Loading 할 경우 Loading Pump 유량과 동일한 공기가 흘러들어갑니다.

(4) 탱크에 폐수가 유입, 유출이 동시에 일어나는 경우
폐수탱크에서 흘러들어오는 유량과 유출되는 폐수의 유량의 차이만큼의 공기/수증기 혼합물 혹은 공기가 유출되거나 유입되게 될 것입니다.   이 유량은 (2)나 (3)의 유량에 비해 상대적으로 작은 값이 될 것입니다.

(5) Tank 주위의 화재의 경우
Tank 주변에서 화재가 발생했을 경우에는 탱크의 액이 충만된 상태에서 액이 접하고 있는 수평 투영면적에 전열되는 열량을 계산하여 이를 증발되는 물질의 잠열로 나누어 배출량으로 합니다.   이 유량의 계산은  API Standard 2000 Para 4.3.3.2를 찾아보도록 하세요.   계산 수식은   Nm3/h = 881.55 *Q*(F/L)*(T/M)0.5의 수식을 사용하며  Q=C A^B의 형태의 열유입량이 됩니다.

(6) 결론적으로 
유량이 가장 많은 경우 유출은 (2), 유입은 (3)의 경우가 될 것입니다.  (5)의 경우는 Emergency Case인데 폐수에 Volatile 성분이 증발하여 연소범위에 들어가지 않을 경우 고려할 필요가 없을 것으로 봅니다.

Venting 유량을 최소화 하려고 하면 Breather Valve를 설치해 두고 유출될 경우에 이를 포집할 수 있도록 하여 배출 유량으로 하면 최소의 유량이 될 것입니다.   Vent Vapor를 포집할 경우 Tank에 진공이 걸리지 않도록 하는 것이 필요합니다.

Breather Valve 말단 혹ㅇ느 Vent Pipe 말단에 포집용 Hood를 두고 이를 통해 배출되는 수증기/공기혼합물을 흡입하도록 하는 것이 가장 좋은 방법일 것이나  수증기 온도가 떨어지면 응축수가 생성될 수 있기 때문에 응축수를 제거할 수 있는 Loop-Seal Drain Piping을 군데 군데 설치해야 할 것입니다

결국, 배출유량을 정확히 계산하되 될 수 있는대로 밀폐시스템으로 하며 탱크에 진공이 걸리지 않도록 할 필요가 있습니다.

도움이 되었는지 궁금합니다.

까르페디엠

08-05-14 08:57

스테파노님, 자세한 설명 정말 감사드립니다. 많이 도움이 되었습니다.

탱크 내의 폐수를 펌핑해서 액상 소각로에서 소각한다는 내용은 깜박하고 못적었는데

세세한 부분까지 신경써서 답변 주셔서 정말 감사드립니다. ^^