게시판 > 질답게시판 > 반응기 승온에 따른 전력량 계산 질문드립니다.

스테파노 Stefano

09-03-23 16:36

(1) Q = m*Cp*△T 계산
Q=2381LPM * 0.31Kcal/mol℃ * (500-25)℃ = 350.6kcal/min .....(1)

윗 계산은 단위가 맞지 않는 단순 숫자계산에 불과 합니다. (단위가 안맞는 계산은 전혀 쓸모가 없는 계산입니다.)

틀린 이유: Cp의 단위가 kcal/kg-mol/℃ 단위이기 때문에 m 은 kg-mol/h 단위가 되어야 합니다.
만일 Cp의 단위가 kcal/kg/℃ 단위라고 하면 m은 kg/h를 사용해야 하지요.
이 LPM 단위의 부피 유량을 kg-mol/h 단위로 환산해서 곱해주도록 하세요.

(2) LPM 단위의 공기의 유량을 kg-mol/h로 환산하려면
이상기체의 법칙을 사용하여 계산하면 됩니다.
PV= m RT ==> m = PV/(RT).........(2)
여기에서 쓰는 단위는 절대온도 절대 압력이고 R은 이상기체상수입니다.

(3) 승온시간
흐르는 공기를 계속해서 온도를 올려 보내주려면 위의 계산에서의 전력이 필요합니다.
따라서 860 kcal/h의 전력이 필요하다면 시간당 860 kcal/h (=1 kWh/h = 1 kW)의 전력이 필요한 것이고
이는 연속적으로 매 시간마다 1 kWh의 전력량(=에너지)이 소모되는 것이며
정상상태에서 입구온도는 항상 25도 출구온도는 항상 500도가 되며 1시간후건 2시간 후건 온도는 변함없습니다.
소요시간은 비정상상태에서만 고려하는 것이지 연속공정 정상상태 운전에서는 무의미한 변수입니다.

(4) 전열면적
시간당 가열해야하는 에너지 (= 전력(kWh/h) = 열전달속도 (kcal/h)가 구해졌으면 이 값은 열전달수식
Q = UA(LMTD)와 같아야 되며 이 수식으로부터 필요한 전열면적의 계산은

A = Q/{U*(LMTD)}로 계산해서 필요한 면적을 계산해야 합니다. U=총괄열전달계수, LMTD= Log-Mean Temp. Diff.

현창 kohc7

09-03-23 18:02

감사합니다.

그런데 (2)번에서 m=PV/RT = (압력*부피) / 0.082* 298.15K

이렇게 되고 압력은 절대압력이라고 하셨는데 대기압이라고 하면 어떻게 넣어야 하는건지요? 그리고 부피는 그냥 2381Litter를 대입하면 되나요?

기본적인것 같은데 잘 모르겠습니다...^^;;

스테파노 Stefano

09-03-23 21:08

(1) 공기의 비열 수치와 단위
실제의 공기 평균비열을 고려하면 수치와 단위는 0.31 kcal/kg-℃(약 8.99kcal/kg-mol-℃)가 맞을 것으로 보입니다.
(0.31 kcal/mol-℃는 분명히 잘못된 단위입니다.) 따라서 LPM단위로 나타낸 공기 유량은 질량단위로 환산해서 계산해주어야 합니다.

(2) 이상기체 상수 구하기
압력이나 부피의 단위를 달리 하면 다른 단위의 R값이 얻어집니다. 여기서는..
0℃(=273K) 1기압상태의 1 kg-mole의 기체 부피는 22. m3 임을 알고 R을 숫자와 함께 단위도 구하면 됩니다.

PoVo=n RTo ===> R = (PoVo/nTo) = (1기압*22.4m^3/1kg-mole/273.15K) = 0.082 m^3-atm/kg-mole/K ...(1)

(3) LPM을 kg-mol/h 혹은 kg/h로 환산하는 방법

이상기체법칙에서 V를 부피유량으로 고치면 아래와 같이 m\은 몰유량이 구해집니다. (R은 위에서 계산한 값을 사용.)
실제로 단위를 넣어서 계산해보면 kg-mole/h의 단위가 얻어집니다.
PV=m R T 에서 m = PV/(RT) = 1*(60*2381/1000)/0.082/(273.15+25) kg-mole/h.......(몰유량)..............(2)

여기에 공기의 분자량을 곱하면 공기의 질량유량을 구할 수가 있습니다.
Mass Rate W, kg/h = m * (29 kg/kg-mole)....................................................................(질량유량).............(3)

현창 kohc7

09-03-24 13:18

가르침 감사합니다. ^^