게시판 > 질답게시판 > 열교환기 By-pass 유량 문의

Stefano

08-10-19 18:34

(1) Bypass 유량을 알고자 하면 Valve의 Resistance Coefficient와 Pipe, Elbow 등의 Friction Loss 그리고 Bypass 입출구의 압력을 알고 있어야 합니다.

그러나 Resistance Coefficient (K)는 유량을 알아야 결정될 수 있으며 Pipe, Elbow 등의 Friction Loss의 경우에도 유량을 알아야 결정될 수 있습니다.

따라서 유량을 가정한 후 Reynolds No를 구하고 Friction Factor를 구한다음, Valve의 Resistance Factor 와 Pipe, Elbow 등의 압력손실을 계산하여 Bypass 출구의 압력을 (입구압력-압력손실)로 계산하여 실제치와 같아지면 가정했던 유량이 맞는 것이고 그렇지 않다면 유량을 재가정하여 출구압력이 같아질때 까지 이 계산을 반복해야 합니다. (배관네트워크의 압력손실을 계산하는 프로그램이 있다면 이를 사용하면 시행오차 방법을 쉽게 해 낼 수 있습니다.)

그렇지만 이렇게 계산한 유량은 정확도가 크게 떨어집니다. Valve의 Maker마다 저항계수가 제각각 다르고 Fitting의 Friction Loss도 정확도가 그리 높지 않기 때문입니다. 따라서 아래 (3)의 방법이 오히려 권장됩니다 .

(2) Tube Side Fluid
질문과 관련된 공정에서는 Tube Side에 Acid+Feed를 보내주고 있는데 이는 아마도 Tube-Side에 이물질이 많이 생성되거나 결정을 석출할 우려가 있었기 때문인 것 같습니다. 막히면 Cleaning하기 쉬운 쪽이 Tube-side이기 때문에 냉각수를 Shell-side에 보낸 것입니다.

(3) Cooling Duty
냉각 Duty는 (냉각수유량)*(냉각수비열)*(냉각수 입출구 온도차)로 계산할 수 있는데 유량을 알 수 없어서 이 방법을 사용할 수가 없습니다.

대신 Acid+Feed Side의 유량과 온도차 비열로부터 구할 수 있습니다.

Qc = (Acid+Feed 유량)*(Acid+Feed 평균비열)*(Acid+Feed 입출구 온도차)...(1)....결정이 없거나 누적되지 않는 경우

이 수식(1)로 계산하는 방법은 결정이 Tube내에 생성되어 있다고 해도 더 누적되지 않는 경우 그대로 적용할 수 있습니다.

그러나 만일 입출구 온도가 일정하게 유지된다고 해도 결정생성이 Tube 내에서 계속된다면 아래의 식으로 계산되는 결정화 잠열을 더해주어야 합니다.

Qcrystallization = (결정생성량)*(결정화 잠열)............................................(2)....결정 생성량을 알수 있는 경우

질문의 내용으로 봐서는 결정이 싸여있기는 하나 장시간에 걸쳐 결정 누적이 있는 정도라고 하면 (1)식으로 계산해도 오차가 많지 않습니다. 그렇지만 근본적으로 냉각에 의해 결정이 생성되고 생성된 결정이 슬러리 상태로 열교환기를 빠져 나오고 있다고 하면 위의 (2)식으로 계산되는 결정화 잠열을 (1)식에 더하여 계산해야 합니다 .

결정화 냉각기의 냉각열부하 = 현열 냉각부하(1)식 + 잠열 냉각부하(2)식

(4) 냉각에 의해 결정이 생성되는 경우라면
만일 냉각에 의해 결정이 Tube 내에 석출될 우려가 있다면 Cooling Medium의 출구 온도를 결정화가 일어나는 온도보다 같거나 높도록 유지해야 열교환기에 결정이 석출되는 것을 방지할 수가 있습니다.

이런 경우 냉각수를 열교환기 주위에서 순환하도록 하는 방법을 사용하거나
냉매로 냉각수와 온수의 중간온도 정도가 되는 냉각 매체 온도를 유지하는 방법이 사용되어야 합니다.
이런 냉수를 Tempered Water라고 하는데 출구 온도를 결정화 온도와 같은 온도가 되도록 운전하면 됩니다 .

질문의 경우 냉각수를 Bypass 시켜 운전하고 있는데 경우에 따라서는 열교환기내 유량이 너무 떨어져 전열계수가 크게 낮아지는 경우가 있습니다. 이것을 방지하기 위해서 바로 윗 단락에서 설명한 냉각수 자체 순환방법을 사용합니다 .

(5) 결정이 석출되는 결정화기라고 한다면..
결정이 냉각기 Tube 표면에 누적되도록 설계된 열교환기라고 하면 주기적으로 온도를 높여줘서 결정을 녹여내거나 결정을 긁어주는 형태의 열교환 장치가 필요합니다.

(1) Bypass 유량을 알고자 하면 Valve의 Resistance Coefficient와 Pipe, Elbow 등의 Friction Loss 그리고 Bypass 입출구의 압력을 알고 있어야 합니다.

그러나 Resistance Coefficient (K)는 유량을 알아야 결정될 수 있으며 Pipe, Elbow 등의 Friction Loss의 경우에도 유량을 알아야 결정될 수 있습니다.

따라서 유량을 가정한 후 Reynolds No를 구하고 Friction Factor를 구한다음, Valve의 Resistance Factor 와 Pipe, Elbow 등의 압력손실을 계산하여 Bypass 출구의 압력을 (입구압력-압력손실)로 계산하여 실제치와 같아지면 가정했던 유량이 맞는 것이고 그렇지 않다면 유량을 재가정하여 출구압력이 같아질때 까지 이 계산을 반복해야 합니다.   (배관네트워크의 압력손실을 계산하는 프로그램이 있다면 이를 사용하면 시행오차 방법을 쉽게 해 낼 수 있습니다.)

그렇지만 이렇게 계산한 유량은 정확도가 크게 떨어집니다.  Valve의 Maker마다 저항계수가 제각각 다르고 Fitting의 Friction Loss도 정확도가 그리 높지 않기 때문입니다.   따라서 아래 (3)의 방법이 오히려 권장됩니다 .

(2) Tube Side Fluid
질문과 관련된 공정에서는 Tube Side에 Acid+Feed를 보내주고 있는데 이는 아마도 Tube-Side에 이물질이 많이 생성되거나 결정을 석출할 우려가 있었기 때문인 것 같습니다.   막히면 Cleaning하기 쉬운 쪽이 Tube-side이기 때문에 냉각수를 Shell-side에 보낸 것입니다.

(3) Cooling Duty
냉각 Duty는 (냉각수유량)*(냉각수비열)*(냉각수 입출구 온도차)로 계산할 수 있는데 유량을 알 수 없어서 이 방법을 사용할  수가 없습니다.

대신 Acid+Feed Side의 유량과 온도차 비열로부터 구할 수 있습니다.

Qc = (Acid+Feed 유량)*(Acid+Feed 평균비열)*(Acid+Feed 입출구 온도차)...(1)....결정이 없거나 누적되지 않는 경우

이 수식(1)로 계산하는 방법은 결정이 Tube내에 생성되어 있다고 해도 더 누적되지 않는 경우 그대로 적용할 수 있습니다.

그러나 만일 입출구 온도가 일정하게 유지된다고 해도 결정생성이 Tube 내에서 계속된다면 아래의 식으로 계산되는 결정화 잠열을 더해주어야 합니다.

Qcrystallization = (결정생성량)*(결정화 잠열)............................................(2)....결정 생성량을 알수 있는 경우

질문의 내용으로 봐서는 결정이 싸여있기는 하나 장시간에 걸쳐 결정 누적이 있는 정도라고 하면 (1)식으로 계산해도 오차가 많지 않습니다.    그렇지만 근본적으로 냉각에 의해 결정이 생성되고 생성된 결정이 슬러리 상태로 열교환기를 빠져 나오고 있다고 하면 위의 (2)식으로 계산되는 결정화 잠열을 (1)식에 더하여 계산해야 합니다 .

결정화 냉각기의 냉각열부하 = 현열 냉각부하(1)식 + 잠열 냉각부하(2)식

(4) 냉각에 의해 결정이 생성되는 경우라면
만일 냉각에 의해 결정이 Tube 내에 석출될 우려가 있다면 Cooling Medium의 출구 온도를 결정화가 일어나는 온도보다 같거나 높도록 유지해야 열교환기에 결정이 석출되는 것을 방지할 수가 있습니다.

이런 경우 냉각수를 열교환기 주위에서 순환하도록 하는 방법을 사용하거나 
냉매로 냉각수와 온수의 중간온도 정도가 되는 냉각 매체 온도를 유지하는 방법이 사용되어야 합니다.   
이런 냉수를 Tempered Water라고 하는데 출구 온도를 결정화 온도와 같은 온도가 되도록 운전하면 됩니다 .

질문의 경우 냉각수를 Bypass 시켜 운전하고 있는데  경우에 따라서는 열교환기내 유량이 너무 떨어져 전열계수가 크게 낮아지는 경우가 있습니다.   이것을 방지하기 위해서 바로 윗 단락에서 설명한 냉각수 자체 순환방법을 사용합니다 .

(5) 결정이 석출되는 결정화기라고 한다면..
결정이 냉각기 Tube 표면에 누적되도록 설계된 열교환기라고 하면 주기적으로 온도를 높여줘서 결정을 녹여내거나 결정을 긁어주는 형태의 열교환 장치가 필요합니다.

ynam4 ynam4

08-10-20 12:53

답변 잘 보았습니다.
첨부된 그림을 보면 아시겠지만 Tube Side에 (Acid+Feed) , Shell에 (CW)가 흐릅니다.
Tube Side에 Flow가 Tude Side의 염 형성으로 압력차가 크게나서 유속이 많이 저하됩니다.
그래서 Tube Side에 공급되는 일부 Flow (Acid + Feed)를 열교환기를 거치지 않고 By-Pass를 시켜
통과시킴니다. 이 By-pass 유량을 알수 있을까해서 문의를 드렸습니다.
답변이 질문하고 다른 것 같아서 다시 문의드립니다.
By-pass 관에는 유량을 조절할 수 있게 Globe V/V 가 있습니다.
분기되는 Pipe 단면적을 기준으로 해서 유량을 계산해도 큰 오차가 있을까요?
그럼 수고하세요...

Stefano

08-10-20 23:04

(1) 열교환기의 열량을 구하려고 한다고 하면 Shell 측에 흐르는 냉각수의 유량과 입출구 온도차를 알수 있으면 되지만 유량계가 달려있지 않으면 추정하기 어렵습니다. 대신 Tube측에 흐르는 유체의 유량과 입출구 온도차 및 비열로부터 구하면 되기 때문에 그리 답면한 것입니다.

(2) Pipe 단면적 비례로 절대로 흐르지 않기 때문에 계산해도 오차가 커서 쓸모가 없습니다. 각각의 유량은 열교환기내의 압력차와 Bypass 관의 압력차가 같아지도록 흐름이 결정됩니다.

(3) Bypass 유량 추정은 여건상 구할 수 없다고 보면 됩니다 따라서 이전의 답글에서 설명한 (1)의 방법이 사용되어 계산되는 수 밖에 없습니다. 목적이 열교환기의 냉각 능력이라고 한다면 가장 쉬운 방법이 이전 답글의 (3)의 방법으로 계산하면 됩니다.