기계장치설계 21

Cooling tower 이해

​​Cooling tower는 공정으로부터 회수된 열을 제거하기 위해 공기를 강제적으로 이용하여 물의 증발을 통해 물의 현열을 낮춘후 다시 공정으로 보내주기 위한 설비이며, 이를 위해 설계 측면에서 psychrometric 이론을 통해 물이 아주 미세 입자 형태로 최대 공기 유량에 오랫동안 노출될 때 최대의 증발이 일어나 물의 냉각이 진행된다.​​​물의 현열을 이용한 증발 과정에 따라 대기의 dry bulb temperature 이하로 물을 냉각시킬 수 있다. 대기 중 건조 공기가 cooling tower로 들어가 물과 평형상태가 되기 위해 냉각수 droplet으로부터 수분과 엔탈피를 받아들이면서 물을 냉각시킨다. Air mass dry bulb 온도가 약간 증가하는 동안 물은 8도 이상 냉각될 수 있다..

기계장치설계 2024.12.26

VCU와 RTO 비교

폐가스 소각설비 비교 Flare stack비상시 공정내 유독 및 가연성 가스를 소각하는 설비RTO저농도 VOC (탄화수소 함량이 0.5%미만)와 악취물질을 모아서 소각하는 설비RCOVOC와 악취물질을 직화 소각이 아닌 촉매에 의해 발생되는 반응열을 이용하여 소각하는 설비VCU화염에 직접 소각시키는 설비로서, 탄화수소 함량이 10%미만의 고농도 VOC​를 소각하는 설비 ​  유증기 소각 설비인 VCU (Vapor Combustion Unit)는 TCS (Thermal Combustor System)이라고도 하며, 저장탱크나 출하설비 혹은 공정에서 배출되는 고농도 가스를 역화방지 버너 (Anti flash back burner)를 이용하여 안전하고 효율적으로 소각 처리하는 설비이며, 폭발성 가스를 포함한 고..

기계장치설계 2024.12.25

Thermal oxidizer 이해

​Thermal oxidizer는 VOC (Volatile Organic Compounds), HAP (Hazardous Air Pollutant), 악취물질이나 공정발생 폐가스를 고온의 연소실에서 산화시켜 CO2, H2O로 전환하여 대기로 배출하는 대기오염 방지 시설로서, 열교환기들 (economizer)을 적절히 배치함으로서 열효율을 개선할 수 있다. 유량이 낮고, 농도가 높은 가스 처리에 적합하다.​​fuel양을 줄이기 위해 thermal oxidizer는 폐열회수를 하며, 들어오는 가스내 VOC나 HAP 농도가 줄어들수록 폐열 회수율은 높아진다. Recuperative thermal oxidizer는 비접촉 간접 열교환기를 통해 폐열을 회수하고, regenerative thermal oxidize..

기계장치설계 2024.12.25

API 610 Pump vs ANSI / ASME B73.1 Centrifugal Pump

오일, 가스, 정유, 석유화학 등 산업계에서 사용되는 원심펌프의 적용 code는 크게 API610과 ASME B73.1이 있다. ASME code는 ANSI와 align되어 ANSI/ASME라고도 한다. 이들 펌프 code의 차이점을 이해하고 업무에 적용할 수 있도록 관련 내용을 공유하고자 한다.​​​API 펌프는 API610에 specify된 설계, 검사, 설치, test 기준에 부합되도록 고려된 펌프로서, 상대적으로 튼튼한 설계로 인해 HC을 handling하는 전 범위에서 매우 좋은 experience를 가지고 있다. 아울러 이러한 배경으로 인해 매우 보수적인 설계이고 엄격한 기준에 따라 제작이 되므로 비용도 비싸며, suction / discharge nozzle은 최소 300lb의 rating을..

기계장치설계 2024.12.23

Cold Box 이해

초저온 공장은 액화천연가스, 액화산소, 액화질소와 같은 매우 낮은 온도에서 가스를 생산하거나 처리하는데 매우 중요한 역할을 하며, 이 설비들의 중심에 cold box가 있다.​​저온 유지외에 설비로부터 leak가 발생될 경우 폭발성 분위기를 피하도록 지속적으로 질소를 이용하여 퍼지를 해야 하며 이를 위해 nitrogen purge system으로 Purge inlet nozzle, cold box내 Purge Line, roof의 Breather Valve와 Emergency Hatch, Sampling nozzles, Pressure Gauge가 설치되며 이외 accessories로 Anchor Bolt Set, Platform and Ladder, Drain / Vent Lines, Instrumen..

기계장치설계 2024.12.22

Cause and Effect of Pump Cavitation

pump cavitation은 심각한 소음과 펌프를 손상시킬 수 있는 에너지를 유발할 수 있는 파괴적인 issue이다. 이는 펌프 운전 및 수명에도 큰 영향을 주지만 설계적 측면 및 운전, 유지관리를 잘 수행할 경우 cavitation문제를 피할 수 있다.​​cavitation은 pump casing내부에서 저압에 의해 액체 흐름중 vapor bubble이나 cavity가 발생되어 이후 임펠러를 통한 압축 과정에서 이 기포가 깨지면서 임펠러, casing등에 침식 및 소음과 진동을 초래하고 unbalanced로 인해 seal system까지 영향을 줄 수 있다.​​액체가 pump casing내로 도입되면서 압력 강하가 일어나 순간적으로 bubble이 발생하며 가장 주요한 원인으로는 suction에서 충분..

기계장치설계 2024.12.21

Affinity law 이해

Centrifugal type에 적용되는 Affinity law는 알고 있는 운전조건으로부터 새로운 조건에서 펌프나 팬의 성능을 예상하기 위해 적용된다. 이를 위해 유량, head, power는 impeller speed나 impeller diameter의 변화에 따라 affinity law를 적용하여 plotting될 수 있다.​​ Affinity low는 원심기계의 차원해석에 근거하며 이는 dynamically 유사한 조건 및 무차원 변수에 대해서는 일정한 것으로 하며 centrifugal 및 axial machine에 적용한다.​​​Impeller diameter는 일정하고 speed가 변하는 경우, Speed는 일정하고 impeller diameter가 다른 2개 pump에 대한 비교 (casin..

기계장치설계 2024.12.19

Magnetic filter 이해

유체내 iron, steel등 금속 입자들을 제거하는데 적합한 device가 magnetic filter이다. filter medium이 자석임에 따라 유지관리시 element를 교체할 필요가 없고, cartridge나 paper filter등 산업 폐기물 발생이 없어서 환경적으로 적합한 type이며, housing내에서 강력한 자기장을 만들어 chip이나 sludge들을 capturing한다. ​​이 필터는 기존 배관에 설치 가능하며 추가적인 power를 요구하지 않고 설치하거나 운전하는데 많은 시간이 필요없다.​​​magnetic filter는 액체나 slurry상태의 유체로부터 iron particle을 제거하는데 적합한 필터로서 high-intensity filter magnet에 의해 형성된 자..

기계장치설계 2024.12.18

Pump Priming 이해

Priming은 마중물 혹은 기폭제(起爆劑)로 해석이 되며, 경제용어로는 부양책이란 의미를 가지고 있다. 이를 pump에 적용하면 pump를 기동하기 위한 준비동작 정도로 이해할 수 있다.​​옛날 지하수를 얻기 위해 아래와 같은 장비가 시골 수돗가에 설치되어 물을 밑에서 끌어올리기 전에 미리 물 한 바가지를 이 양수기 펌프안에 넣고 물이 아래로 빠져 나가기 전에 빨리 손잡이를 이용하여 위아래 방향으로 움직이면 물이 비로서 nozzle을 통해 배출되어 물을 끌어 올릴 수 있게 된다.​​하지만 물을 넣지 않을 경우 아무리 손잡이를 위아래 방향으로 움직여도 물은 올라오지 않게 된다. 마치 compressor의 unloaded operation처럼... 즉, priming은 최초 기체로 채워진 casing내부에..

기계장치설계 2024.12.16

VRU (Vapor Recovery Unit) 소개

VOC는 탄화수소류 중 석유화학제품, 유기용제 등의 휘발성 유기화합물로서, 방향족 탄화수소류 VOC 중에는 발암성이 가장 강하다고 알려져 있는 화학물질을 다수 포함하며, 벤젠의 경우에는 백혈병과 중추신경장애를 일으키고 매우 낮은 농도의 벤젠에 노출되었던 사람에게도 염색체 이상이 종종 발견된다고 보고되며, 유기 할로겐 화합물은 다른 화학물질에 비하여 독성이 높고 대기에 유출되면 분해되지 않고 잔류하는 독성 때문에 특히 주의가 요망되는 물질이다. VOC는 질소산화물과의 반응에 의해 대류권에 오존을 만들어 독성을 생성하고 성층권 오존을 파괴하여 온난화를 가속시키고 있다. ​​배출되는 VOC가 비교적 높은 농도로 배출되고 경제성이 있는 경우 흡착법, membrane 등을 이용하여 회수하고, 배출되는 VOC가 혼..

기계장치설계 2024.12.16