Exhaust head 이해

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exhaust head를 통해 비교적 저렴한 비용으로 steam이나 air 혹은 다른 가스의 배출로부터 발생되는 지나친 소음을 제거할 수 있으며 steam vapor에 딸려오는 액체 droplet (일반적으로 10마이크론 이상의 입자 크기를 99%효율로 제거)들을 분리 및 모아서 draining을 할 수 있다.

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vertical 혹은 horizontal type 적용이 가능하고 reverse flow double expansion 원리를 이용하여 flow area는 첫번째 pass에서 1.5배 커지고, 두번째 pass에서 4배로 커진다. 이러한 가스의 팽창을 통해 증가된 area에서 배출속도가 줄어 noise를 줄일 수 있다. 대기 vent pipe로 water carryover의 가능성이 있다면 exhaust head를 설치하며 내부의 knock out plate와 mesh screening은 효과적으로 물을 capturing하여 bottom을 통해 drain한다.

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exhaust head는 wet flashed steam중 water나 trace lubricant, 수처리 chemical등을 분리 제거하여 낮은 속도로 dry steam을 대기중으로 배출하여 고온의 water로부터 운전원과 설비 (chemical로 인한 wetting이나 부식 가능성) 혹은 주변 환경을 보호할 수 있다. 특히 겨울철 주변에 흩어지는 수분에 의해 바닥이 얼 수 있어서 이 점도 고려해야 한다. 아울러 opening area가 매우 커서 소음도 줄이고 back pressure도 줄일 수 있다. 내부의 internal baffle을 통해 스팀으로부터 동반된 물을 효율적으로 분리하며 exhaust head는 특히 steam condensate나 blow down vessel 상부에 많이 설치된다.

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size는 보통 2"에서 12"까지 적용하며 재질은 다양하고 V/L 분리효율이 높고 가벼우며 유속과 소음을 줄일 수 있다.

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A vendor data

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A vendor data

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exhaust head는 사이클론 효과를 이용하는데, 스팀의 유속에 의한 원심력으로 스팀이 회전하면서 동반된 물을 벽쪽으로 튀어 나가게 하여 벽을 따라 drain하게 된다. 스팀으로부터 물을 효율적으로 분리하기 위해 design capacity에서의 exhaust head의 적절한 sizing이 중요하다.

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스팀과 함께 딸려 나가는 water droplet으로 인한 visible condensate plume을 줄일 수 있으며 vent되는 steam/water droplet에 딸려나갈 수 있는 수처리 chemical을 다시 회수할 수도 있다.

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exhaust head는 muffler와 같은 효과로 소음을 줄일 수 있지만 이는 원래의 목적이 아니며 설계의 기능은 vented steam으로부터 entrained liwuid를 제거하며 이 과정에서 부수적으로 소음을 줄이는 것이다.

NPT Threaded size

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Flanged size

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설계가 간단하고 mesh pad나 vane type separator에 비해 크기를 줄일 수 있으며 in-line separator는 inlet, outlet배관과 연결이 되지만 exhaust head는 inlet만 연결되고 outlet은 대기로 open되어 있다. 이로 인해 exhaust head는 대기로 배출되는 non-hazardous에 국한된다.

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vortex separator들은 ASME VIII에 따라 설계 및 제작되고 stamp를 받지만 exhaust head는 대기 배출하여 압력 용기가 아니므로 code stamp가 요구되지 않는다. 일반적으로 내부의 차압이 0.9psi이하가 되도록 설계되며 내부에 separation impeller, vortex containment plate가 용접되어 있다.

Exhaust head with internal separation impeller

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exhaust head는 movable part가 없어서 유지관리 이슈는 없으며, 간혹 공정 조건이 변경되면 효율을 고려하여 exhaust head를 변경하기도 한다. 외부로부터 빗물은 exhaust head의 drain을 통해 빠져나가며, intermittent운전일 때 새나 벌레로부터 접근을 막기하기 위해 outlet에 screen을 설치하기도 한다.

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