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스테파노 Stefano

08-07-16 01:15

추가로 공급되는 질소는 없다고 보고, 또 저장탱크에서 배출되는 부피만큼 액상의 암모니아가 증발되어 채워진다고 가정하고 기상의 물질수지를 취하면 됩니다.

암모니아 탱크내부 기상부피=V (불변, 가정) ==> 몰수 환산 M = V*(P/RT) = "상수", R= 이상기체 상수....(1)
암모니아 탱크 절대온도 T (불변)
암모니아 탱크 절대압력 P (불변_

혼합가스 배출 속도 = 암모니아의 증발속도(증기량기준) v = 100 m3/h ==>몰유량 환산 m =v*(P/RT).....(2)
배출시 질소 농도 = C mol %
배출 초기 질소농도= Co = 7 mol %
배출후 말기 질소 농도 = Cf = 3 mol %

dt 시간동안 배출되는 질소의 양(mole) = (C/100) * m * dt mole--------(3) C는 m%농도, m은 배출몰 유량(2식)
dt 시간동안 탱크내부 질소의 감소량 = - M*dC/100 mole-----------------(4) M은 상수(1식) dC는 미분m%농도변화(-는 감소)

질소 물질수지 (3)=(4).................(5)

위의 (5)식으로부터 적분하여 C=Co~Cf 까지 걸리는 시간 t를 구하여
전체 배출량 m*t 혹은 v*t 로 몰수 혹은 부피를 직접 구해 답글로 올려주세요.

또 배출된 암모니아의 전체량을 계산해 보세요.
이 계산은 (3)식에서 C대신 (100-C)로 두고 즉 dA=(100-C)*m*dt ......(6) dA는 dt동안 배출되는 암모니아 몰수
앞의 계산에서 C를 t의 함수로 나타내어 치환하고 이를 C=Co~Cf까지 될때 즉 t=0~t적분해서 전체 배출한 암모니아의 양 A를 구할 수 있습니다. 직접풀어보세요.

싸나이 neavyseal2

08-07-16 10:39

위의 (5)식에 의해 계산을 해보겠습니다.
적분하면 계산식이 이렇게 됩니다.

t= V/v x (ln Cf - ln C0)

t=20000/100 x (ln 7 - ln 3) =169 hr

전체 배출량 = v x t = 100 m3/hr x 169 hr =16900 m3

입니다.

이식에서 나온 가정이 혼합가스 배출 속도와 암모니아 증발속도가 같다고 했는데 실제 배출하는 속도에 비해 증발속도가 못따라가는데요.
암모니아 증발량의 변화에 따라 전체 배출량을 계산하려면 분압과 관계가 있을거 같은데요..
초보라서 아직 계산식을 잘 못만들겠습니다. 한번더 도와주시면 감사하겠습니다.

스테파노 Stefano

08-07-16 23:32

(0) 전체 배출량은 계산디었지만 손실된 암모니아의 양은 계산되지 않았습니다. 이것도 함께 계산해서 올려주면 감사하겠습니다.

(1) 추가질문에서 언급한 내용과 관련해서 설명을 추가하자면.. 앞서 유도된 수식에서 가정이 하나 빠져 있었는데 그것은 "탱크내 가스 혼합물은 균일하게 유지된다" 는 것이었습니다.

(2) 만일 균일하지 않고 증발된 NH3가 혼합가스를 밀어낸다고 하면 훨씬 적은 시간에 3%에 도달할 것입니다.
이리 되면 7% 농도로 모두 배출된 후 순수 NH3증기가 배출된다는 이야기 인데 이는 실제 상황과는 크게 달라지겠지요.

(3) 혼합도를 적당히 가정하고 물질전달을 고려해서 풀어내려면 수식이 아주 복잡해 질 것입니다. 물질전달을 전공으로 하고 있다고나 독자중에서 이 문제를 풀어본 경험이 있다면 답글로 올려주면 도움이 되겠습니다.