proteccon 님의 블로그

shell의 축과 평행한 방향으로 설치된 baffle로서 shell side 유체의 방향을 전환하여 2pass가 되도록 하여 유속을 증가시키므로서 heat transfer를 개선하기 위하여 설치한다.​​​longitudinal baffle은 TEMA의 F, G, H type shell에 적용되어 tube pass가 2인 경우 완벽한 countercurrent flow를 만들기 위해 고려할 수 있다. ​​이를 위해 shell 내부에 수평방향의 긴 baffle을 설치하여 shell flow를 위와 아래로 나누어 shell side를 2번 통과하게 하여 그만큼 유속을 높여 열전달을 극대화시킬 수 있지만, 반대 급부로 차압이 커질 수 있다. 다만 F shell type을 적용할 경우 주요 문제로는 longitu..

나선형 열교환기는 2개의 긴 flat plate를 말아서 유체가 흐를 수 있는 채널을 만들고, 이 채널을 통해 각 유체가 흘러가면서 채널의 plate를 사이에 두고 열교환을 하는 type이다.​​나선형 열교환기의 가장 큰 특징인 Self cleaning 효과로 인해 슬러리처럼 fouling이 심하거나 점성이 높고 입자가 섞여 있는 slurry, emulsion상태의 유체에도 매우 효과적으로 적용할 수 있다. 각 circuit에는 곡선형의 단일 흐름 채널이 있어서 난류를 만들어 fouling을 최소화할 수 있다. 아울러 dead spot과 stagnation의 위험성을 제거하여 더 높은 열전달이 가능하다.​​​나선형 열교환기는 원형 모양이며, 2개의 동심원의 나선형 흐름 채널이 있어서 각 stream이 c..

Kettle type Reboiler의 특성상 전량 vapor를 generation하여 column으로 공급해야 함에 따라 liquid carry over를 최소화해야 system reliability를 극대화할 수 있다. 따라서 설계의 최적화를 위해 적절한 entrainment ratio유지, inlet/outlet nozzle의 위치, 적절한 shell sizing이 필요하다.​​​Kettle reboiler는 pool boiler라고도 하며 다른 type의 reboiler에 비해 process flow fluctuation에서도 적용이 가능하며 heat flux가 큰 편이다. 반면 운전 특성상 process side의 fouling경향이 크다.​​​Kettle type은 냉동 loop에도 적용이 되..

다음의 process data sheet에 따라 kettle type 열교환기 sizing을 수행하여 licensor data와 cross check하였다.​​​​계산시 자주 반복되는 오류로는 hot side, cold side를 명확히 지정해야 한다. 그렇지 않으면 fatal error를 야기할 수 있다.​​design case로 running을 하면 program이 아래와 같은 결과를 보여준다.​하지만 overdesign이 674%로서 비현실적인 geometry임에 따라 adjusting이 필요하다. shell ID가 205mm이고 tube길이가 6100mm로서 매우 가늘고 긴 모양의 kettle임에 따라 tube길이를 먼저 줄이도록 한다.​ ​rating mode로 전환후 tube길이를 1829mm..

column overhead의 vapor를 tubeside에서 응축하면서, shell (kettle) side에서 steam을 생산하는 process이며 HTRI를 이용하여 열교환기 sizing을 하였다.​​​​​​​process data는 아래와 같다.​​hot side 물성치 입력은 아래와 같다.​​2가지 압력조건에서 온도별 엔탈피와 vapor fraction을 입력한다.​​​유체를 define한다. ​​평균 분자량을 입력한다.​​두 온도 조건에서의 vapor와 liquid의 물성치 (점도, 전도도, 열량)를 입력한다.​​​​질소는 아래와 같이 분자량과 critical 물성치만 입력한다. (입력을 하지 않아도 이미 N2를 define하였기에 계산 결과에 영향은 없다.)​​​cold side인 물에 대..

열교환기 설계순서​공정설계 과정의 전체적인 heat and material balance를 통해 열교환기 설계를 위한 공정 조건 및 물성치를 확정한다.​​​이후 열교환기 설계는 기본설계와 상세설계로 나뉘며, 기본설계는 heat duty와 pressure drop을 만족하는 크기와 재질을 확정하고, 이를 기초로 온도, 압력, 기타 힘에 견디는 두께, 치수를 결정하는 상세설계로 진행이 된다.​​​기본설계 절차로는 먼저 설계요구자료를 확인하여 공정 data, 물성치 및 spec상 요구조건을 토대로 필요 열량을 계산하고 shell, tube 및 baffle에 대한 형상, 치수 및 개수등을 가정한다. 이후 stream analysis를 검토하고 관외측과 내측의 경막계수를 계산한다. ​​​이를 통해 총괄 열전달계수..

기능상 분류​공정 목적상의 분류로서 양쪽 유체중 어느 유체에 주 관점을 두느냐에 따라 달라질 수 있으며 주로 공정유체를 기준으로 하되, 크게는 상변화 유무 관점으로 category를 나눌 수 있다.​  Heater는 유체를 단순히 가열하며 열원으로는 주로 steam이나 hot oil을 사용하고 cooler는 유체를 단순히 냉각하며 cooling source로는 냉각수, 해수, 공기, 냉매 등이다.​​Condenser는 vapor를 응축하기 위한 용도로서 냉각원으로는 냉각수, 해수, 공기가 있고, 특별히 스팀 터빈으로부터의 수증기를 응축시켜 물을 얻는 열교환기로 복수기라고 부르는 surface condenser가 있다.​​​Reboiler는 증류조작에 필요한 열을 줄 수 있도록 탑저액에 열을 공급하여 va..

열교환기란 고온측의 에너지를 저온측으로 전달하는 장치로서 특히 석유화학 공장에서는 여러 가지 형태의 많은 열교환기를 필요로 한다.​​​가장 일반적인 configuration이 증류탑 주변의 열교환기들로서 원하는 성분으로 분리하기 위하여 top에서는 condenser가 설치되어 응축후 응축물을 다시 column으로 되돌리는 reflux역할을 하게 하고, 증류탑 아래에는 reboiler를 설치하여 탑내에서 분리를 위한 driving force인 에너지를 공급한다. 그리고 원하는 온도로 올리거나 내리는 목적의 heater와 cooler가 필요하다.​​​​그 밖에 반응에 필요한 열을 주기 위한 열교환기, 제품의 저장을 위해 열을 제거하기 위한 열교환기, 공정에서 발생한 폐열을 회수하기 위한 열교환기 등 양 유체..

single hairpin이나 multitube hairpin이 있으며 Xchanger suite내 Xhpe module을 이용한다.  input panel은 아래와 같다.  process information     Geometry Specificationtube type은 Plain, low-finned, and longitudinal-finned tube가 있으며, tube intenals은 Twisted tape inserts 그리고 internal microfin tube가 있고, baffle type으로는 Single-segmental, double-segmental, non-baffled configuration이 있다.                결과는 아래와 같다.  TEMA sheet는..

열교환기는 다양한 형태로 설계가 되며 이 중 80%이상이 TEMA type이고, 그 외에 jacket pipe나 hairpin pipe 혹은 special exchanger가 있으며 이중 jacket pipe에 대해 알아보고자 한다.  jacket pipe (Xjpe)는 heat duty가 매우 작은 경우로서 tubeside내에서 응축이나 증발 혹은 single phase로서 현열의 증감이 일어나지만 실제적으로는 유체의 온도를 일정하게 유지하기 위함이다. 즉, 운전 온도가 너무 낮거나 너무 높을 경우 외부로부터 heat gain이나 heat loss가 있을 수 있어서 아무리 insulation을 해도 온도 유지가 어려움에 따라 이러한 경우 jacket pipe를 적용하며, 프로그램을 이용하여 rating..