공부중

Metering pump 특징 3가지에 대해 포스팅 하려고 합니다. 

1. 펌핑 작동은 왕복 피스톤에 의해 발생 합니다. 

이러한 왕복 운동은 쉽게 Sine Wave로 표현되는 흐름을 발생 합니다. 

실제 유량은 아래의 식에 의해 측정 됩니다.

Flow rate = Displacement x Cycles per unit of time.

2. 원심 펌프와는 달리, 유량은 discharge pressure 변화에 의해 크게 영향 받지 않습니다. 

3. Metering pump 는 일반적으로 0 에서 최대용량 사이의 어느 유량으로도 펌핑되도록 조절 할 수   있지만, 이것의 정확성은 펌프의 Turndown ratio 에 의해 결정되는 범위에서 추정 됩니다.

대부분의 Metering pump는 10 : 1 의 Turndown ratio 를 갖습니다.

이것은 간단히 말해 펌프가 용량의 10% 와 100% 사이 어디에서든 정확도 내에 있다는 의미 입니 다. 올바르게 설치된 산업용 Metering pump 의 정상 정확도는 통상 ± 1.0% 이거나 더 좋습니다.

새로운 세대의 Metering pump 는 100 : 1 Trundown ratio 를 갖고 더 좋은 정확도를 갖고 있습니다.

Reference : http://www.miltonroy.com/

Closed Loop Heat Transfer System  첫번째에 이어서  두번째 입니다.

아래의 열전달 유체의 성질들은 1탄에서 언급한 Factor 들과 상호작용 합니다. 

1. 제조업자 (Manufacturer)

각각의 제조업자는 열전달 유체 목록이 한정되어 있고, 유효성도 특정 지리학적 지역에 한정 될 겁니다.

2. 유체종류 (Fluid type)

water-based chemicals, ethylene 또는 propylene glycol solutions, refined petroleum products,

synthetic organic compounds 그리고 silicones 를 선택할 수 있습니다.

3. 유독성 (Toxicity)

Ethylene glycol 은 환경으로 쏟거나 누설되는걸 방지하기 위해 Containment를 포함하여 엄격한 통제를 받습니다.

일부 열전달 유체들은 섭취 (예를들어 Food grade) 또는 우발적인 접촉이 안전한지 고려됩니다.

그리고 식품과 제약공정에 이용하기에 더 적합 할 수 있습니다. 

섭취와 피부, 흡입 접촉에 대한 독성을 고려합니다.

4. 온도범위 (Temperature range)

제조업자들은 보통 그 유체가 사용될 수 있는 이상의 온도 범위를 지정합니다. 

그리고 점도와 증기압을 고려해야 합니다.

5. 성능저하 (Degradation)

특히 150 ℃ 이상에서 합성 유기 유체의 성능저하 

저하율은 10 ℃ 가 올라갈때 마다 대략 두배입니다.

Silicone 유체들은 열적 성능저하를 겪으면 안됩니다.

특히 60 ℃ 이상에서 사용할때 Glycols 을 산화시킵니다.

유기산이 형성되고 억제제(inhibitors)는 결국 감소하여 유체는 부식성이 될 겁니다.

6. 점도 (Viscosity)

MSDS(Material Safety Data Sheet) 에 보면 지정폐기물이라고 나와 있는 물질이 있습니다. 

이것은 국내에서 폐기물 관리법에 의해 관리되고 있습니다. 

이것을 어떻게 처리해서 버려야 할까요?

폐기물 관리법에 자세히 나와 있습니다. 

[별표 1] <개정 2016.1.19.>

지정폐기물의 종류(제3조 관련)

1. 특정시설에서 발생되는 폐기물

가. 폐합성 고분자화합물

1) 폐합성 수지(고체상태의 것은 제외한다)

2) 폐합성 고무(고체상태의 것은 제외한다)

나. 오니류(수분함량이 95퍼센트 미만이거나 고형물함량이 5퍼센트 이상인 것으로 한정한다)

1) 폐수처리 오니(환경부령으로 정하는 물질을 함유한 것으로 환경부장관이 고시한 시설에서 발생되는 것으로 한정한다)

2) 공정 오니(환경부령으로 정하는 물질을 함유한 것으로 환경부장관이 고시한 시설에서 발생되는 것으로 한정한다)

다. 폐농약(농약의 제조·판매업소에서 발생되는 것으로 한정한다)

2. 부식성 폐기물

가. 폐산(액체상태의 폐기물로서 수소이온 농도지수가 2.0 이하인 것으로 한정한다)

나. 폐알칼리(액체상태의 폐기물로서 수소이온 농도지수가 12.5 이상인 것으로 한정하며, 수산화칼륨 및 수산화나트륨을 포함한다)

3. 유해물질함유 폐기물(환경부령으로 정하는 물질을 함유한 것으로 한정한다)

가. 광재(鑛滓)[철광 원석의 사용으로 인한 고로(高爐)슬래그(slag)는 제외한다]

나. 분진(대기오염 방지시설에서 포집된 것으로 한정하되, 소각시설에서 발생되는 것은 제외한다)

다. 폐주물사 및 샌드블라스트 폐사(廢砂)

라. 폐내화물(廢耐火物) 및 재벌구이 전에 유약을 바른 도자기 조각

마. 소각재

바. 안정화 또는 고형화·고화 처리물

사. 폐촉매

아. 폐흡착제 및 폐흡수제[광물유·동물유 및 식물유{폐식용유(식용을 목적으로 식품 재료와 원료를 제조ㆍ조리ㆍ가공하는 과정, 식용유를 유통ㆍ사용하는 과정 또는 음식물류 폐기물을 재활용하는 과정에서 발생하는 기름을 말한다. 이하 같다)는 제외한다}의 정제에 사용된 폐토사(廢土砂)를 포함한다]

자. 폐형광등의 파쇄물(폐형광등을 재활용하는 과정에서 발생되는 것으로 한정한다)

4. 폐유기용제

가. 할로겐족(환경부령으로 정하는 물질 또는 이를 함유한 물질로 한정한다)

나. 그 밖의 폐유기용제(가목 외의 유기용제를 말한다)

5. 폐페인트 및 폐래커(다음 각 목의 것을 포함한다)

가. 페인트 및 래커와 유기용제가 혼합된 것으로서 페인트 및 래커 제조업, 용적 5세제곱미터 이상 또는 동력 3마력 이상의 도장(塗裝)시설, 폐기물을 재활용하는 시설에서 발생되는 것

나. 페인트 보관용기에 남아 있는 페인트를 제거하기 위하여 유기용제와 혼합된 것

다. 폐페인트 용기(용기 안에 남아 있는 페인트가 건조되어 있고, 그 잔존량이 용기 바닥에서 6밀리미터를 넘지 아니하는 것은 제외한다)

6. 폐유[기름성분을 5퍼센트 이상 함유한 것을 포함하며, 폴리클로리네이티드비페닐(PCBs)함유 폐기물, 폐식용유와 그 잔재물, 폐흡착제 및 폐흡수제는 제외한다]

7. 폐석면

가. 건조고형물의 함량을 기준으로 하여 석면이 1퍼센트 이상 함유된 제품·설비(뿜칠로 사용된 것은 포함한다) 등의 해체·제거 시 발생되는 것

나. 슬레이트 등 고형화된 석면 제품 등의 연마·절단·가공 공정에서 발생된 부스러기 및 연마·절단·가공 시설의 집진기에서 모아진 분진

다. 석면의 제거작업에 사용된 바닥비닐시트(뿜칠로 사용된 석면의 해체·제거작업에 사용된 경우에는 모든 비닐시트)·방진마스크·작업복 등

8. 폴리클로리네이티드비페닐 함유 폐기물

가. 액체상태의 것(1리터당 2밀리그램 이상 함유한 것으로 한정한다)

나. 액체상태 외의 것(용출액 1리터당 0.003밀리그램 이상 함유한 것으로 한정한다)

9. 폐유독물질[「화학물질관리법」 제2조제2호의 유독물질을 폐기하는 경우로 한정하되, 제1호다목의 폐농약(농약의 제조ㆍ판매업소에서 발생되는 것으로 한정한다), 제2호의 부식성 폐기물, 제4호의 폐유기용제 및 제8호의 폴리클로리네이티드비페닐 함유 폐기물은 제외한다]

10. 의료폐기물(환경부령으로 정하는 의료기관이나 시험·검사 기관 등에서 발생되는 것으로 한정한다)

11. 그 밖에 주변환경을 오염시킬 수 있는 유해한 물질로서 환경부장관이 정하여 고시하는 물질

[별표 3] <개정 2015.7.24.>

폐기물 처리시설의 종류(제5조 관련)

1. 중간처분시설

가. 소각시설

1) 일반 소각시설

2) 고온 소각시설

3) 열 분해시설(가스화시설을 포함한다)

4) 고온 용융시설

5) 열처리 조합시설 [1)에서 4)까지의 시설 중 둘 이상의 시설이 조합된 시설]

나. 기계적 처분시설

1) 압축시설(동력 10마력 이상인 시설로 한정한다)

2) 파쇄ㆍ분쇄 시설(동력 20마력 이상인 시설로 한정한다)

3) 절단시설(동력 10마력 이상인 시설로 한정한다)

4) 용융시설(동력 10마력 이상인 시설로 한정한다)

5) 증발ㆍ농축 시설

6) 정제시설(분리ㆍ증류ㆍ추출ㆍ여과 등의 시설을 이용하여 폐기물을 처분하는 단위시설을 포함한다)

7) 유수 분리시설

8) 탈수ㆍ건조 시설

9) 멸균분쇄 시설

다. 화학적 처분시설

1) 고형화ㆍ고화ㆍ안정화 시설

2) 반응시설(중화ㆍ산화ㆍ환원ㆍ중합ㆍ축합ㆍ치환 등의 화학반응을 이용하여 폐기물을 처분하는 단위시설을 포함한다)

3) 응집ㆍ침전 시설

라. 생물학적 처분시설

1) 소멸화 시설(1일 처분능력 100킬로그램 이상인 시설로 한정한다)

2) 호기성ㆍ혐기성 분해시설

마. 그 밖에 환경부장관이 폐기물을 안전하게 중간처분할 수 있다고 인정하여 고시하는 시설

2. 최종 처분시설

가. 매립시설

1) 차단형 매립시설

2) 관리형 매립시설(침출수 처리시설, 가스 소각ㆍ발전ㆍ연료화 시설 등 부대시설을 포함한다)

나. 그 밖에 환경부장관이 폐기물을 안전하게 최종처분할 수 있다고 인정하여 고시하는 시설

3. 재활용시설

가. 기계적 재활용시설

1) 압축ㆍ압출ㆍ성형ㆍ주조시설(동력 10마력 이상인 시설로 한정한다)

2) 파쇄ㆍ분쇄ㆍ탈피 시설(동력 20마력 이상인 시설로 한정한다)

3) 절단시설(동력 10마력 이상인 시설로 한정한다)

4) 용융ㆍ용해시설(동력 10마력 이상인 시설로 한정한다)

5) 연료화시설

6) 증발ㆍ농축 시설

7) 정제시설(분리ㆍ증류ㆍ추출ㆍ여과 등의 시설을 이용하여 폐기물을 재활용하는 단위시설을 포함한다)

8) 유수 분리 시설

9) 탈수ㆍ건조 시설

10) 세척시설(철도용 폐목재 받침목을 재활용하는 경우로 한정한다)

나. 화학적 재활용시설

1) 고형화ㆍ고화 시설

2) 반응시설(중화ㆍ산화ㆍ환원ㆍ중합ㆍ축합ㆍ치환 등의 화학반응을 이용하여 폐기물을 재활용하는 단위시설을 포함한다)

3) 응집ㆍ침전 시설

다. 생물학적 재활용시설

1) 1일 재활용능력이 100킬로그램 이상인 다음의 시설

가) 소멸화 시설. 다만, 1일 재활용능력이 100킬로그램 이상 200킬로그램 미만인 음식물류 폐기물 소멸화 시설은 2015년 7월 1일부터 2017년 6월 30일까지 제외한다.

나) 사료화 시설(건조에 의한 사료화 시설을 포함한다)

다) 퇴비화 시설(건조에 의한 퇴비화 시설, 지렁이분변토 생산시설 및 생석회 처리시설을 포함한다)

라) 동애등에분변토 생산시설

마) 부숙토(腐熟土) 생산시설

2) 호기성ㆍ혐기성 분해시설

3) 버섯재배시설

라. 시멘트 소성로

마. 용해로(폐기물에서 비철금속을 추출하는 경우로 한정한다)

바. 소성(시멘트 소성로는 제외한다)ㆍ탄화 시설

사. 골재가공시설

아. 의약품 제조시설

자. 소각열회수시설(시간당 재활용능력이 200킬로그램 이상인 시설로서 법 제13조의2제1항제5호에 따라 에너지를 회수하기 위하여 설치하는 시설만 해당한다)

차. 그 밖에 환경부장관이 폐기물을 안전하게 재활용할 수 있다고 인정하여 고시하는 시설

비고: 제3호다목1)가) 단서에 따른 시설을 2015년 7월 1일부터 2017년 6월 30일까지 설치(설치 후 변경한 경우를 포함한다)한 자는 시설의 설치일 및 설치장소를 환경부장관에게 통보(변경한 경우에는 변경통보를 포함한다)하여야 한다.

Thermal shock cracking 은 물이나 스팀이 존재하는 압력 장치가 운전중에 흔히 발생합니다.

의외로 ASME Boiler and Pressure Vessel Code 나 API 579와 같은 fitness for purpose recommended practice 에서도 thermal shock cracking 을 완전히 커버하지 못합니다.

thermal shock stresses 의 한 예로 뜨거운 표면에 차가운 물이 떨어지는 곳에 노출되면 발생 합니다.

결국 이것은 균열생성과 균열성장을 초래 합니다.

그런데 모든 thermal shock crack 들이 파열이나 누수 또는 파쇄를 초래하는것은 아닙니다.

정말 최다수의 상황은  cracking 이 몇 mm(millimeter)의 깊이에서 멈춥니다. 

실제로 파이프나 압력 vessel 그리고 어떤 다른 관으로된 부품에서 thermal stresses가 만들어지는 두개의 주요한 메카니즘이 있습니다.

첫번째는 일반적으로 알려져 있는 온도변화에 의한 열 팽창 또는 수축과 결부될 때에 만들어지는 힘의 내부 또는 외부 구속력과 관계된 메카니즘 입니다.

두번째 메카니즘은 튜브 길이에 따라 축방향 온도 편차로인한 굽음이 발생하는 겁니다. 

더 자세한 사항은 thermal shock cracking 으로 검색하시면 나옵니다. 참조하세요.

Double 또는 Tandem mechanical seal 은 일반적으로 독성, 가연성, 위험 유체와 관련하여 액체나 그 기체가 누설 되거나 seal failure 에 의해 환경으로 새지 않도록 하는데 이용 됩니다.

Double mechanical seal 과 Tandem mechanical seal 의 차이점에 대해 알아 볼까요?

Double mechanical seal 은 두개의 seal 사이에 주입된 Non-hazardous barrier liquid 벽을 맞대어 설치된거에요.

Barrier liquid 는 closed loop piping system 내의 가압된 reservoir 에서 오거나 seal gland 밖에서 들어와요.

Double seal 배열은 process liquid가 아닌 barrier liquid로 sealing 하도록 구성 되었어요.

배열은 앞부분에 설치된 inner 또는 primary seal과 정상위치에 설치된 outer 또는 secondary seal로 구성되요.

Inner seal의 앞부분은 정상상태에서 pump로 들어오는 barrier liquid를 막아줘요.

Inner seal이 failure일 경우, barrier liquid는 pump로 들어가면서 대기로 샐수 있는 process liquid를 막죠.

Tandem mechanical seal

Tandem mechanical seal 배열은 double mechanical seal 과 같이 두개의 seal이 결합된거에요. 그런데 double mechanical seal이 맞대어 있는것과 대조적으로 정상 위치에 장착되요.

Barrier liquid 는 closed loop piping system 내의 외부 reservoir 로부터 두 seal 사이에 주입되지만 가압은 안해요.

Barrier fluid 는 seal 내에 pumping ring의 원심력 영향으로 인해 회전해요.

Stuffing box 내의 압력은 barrier chamber 안쪽보다 더 높아요. 그래서 inner seal이 failure 되면 공정 액체는 barrier chamber 로 들어가요. 그리고 oil reservoir 수위가 올라가죠. 

높은 oil 수위 스위치는 알람을 작동시키고 pump를 shut down 시킬꺼에요. 

공정액체는 안전한 처리 지역으로 reservoir로 부터 빼내죠.

Double 과 Tandem seal 은 일반적으로 API PLAN 52 또는 PLAN 53을 이용해서 flush 시켜서 써요. 

큰 공장 내에 위험지역에 전기장치 공급업자나 제조업자 그리고 설계자들은 Steam trace heating 대신에 

실행 가능한 대안으로서 향상된 효율의 더 정확한 control system 에 의해 

Electrical Trace Heating(ETH)을 사용 할 것을 추천해요.

Electrical Trace Heating(ETH)은 옛날 방식의 Steam trace heating 보다 더 비용효과가 커요.

그리고 비교적 정비가 필요 없죠.

세부적인 응용에 따라 ETH system은 일반적으로 10년까지 보증되요. 

그리고 안전을 위해 지속적으로 절연처리(Insulation) 와 보호(Protection)를 하죠.

게다가 Electrical system은 석유산업(Petrochemicals industry)에 알맞게 steam을 사용하는것 보다 정확성이 더 높아요. 

Electrical system은 0.1℃ 내의 정확한 온도조절을 감안해요. 또한 이 system을 이용하여 엄청 많이(1 km) 장치(Equipment)나 파이프(Piping)을 감을 수 있어요. 그리고 아주 쉽게 더 연결하거나 수정이 가능해요.

이렇게 많은 이점이 있음에도 큰 공장에서는 Steam trace heating을 이용하죠. 

왜냐하면 큰 공장에서는 Steam을 이용할 수 있거든요. 공정 부산물이 나오면 이걸 원료로 해서 Steam을 생산하여 사용하면 더 싼 가격으로 Running 할 수 있어요. 

그런데 이렇게 Steam을 이용하면 정밀한 온도조절이 어렵고 상당한 설치비용과 유지보수 비용이 들어요.

수정하거나 보수하는것도 시간 제한이 있기 때문에 매우 어려워요. 

게다가 스팀 기술은 수명과 길이에 제한이 있어요. 

그리고 시간이 흐르면서 상단한 손상을 야기하는 것에 종종 노출되어 있죠.

Electrical trace heating 이 전혀 새로운 기술은 아니지만 지속적으로 개선되고 증진되어 왔기 때문에 이점이 많은거 같아요. 부산물을 연료로 사용하지 않는 작은 공장이라면 고려해 볼만 하겠어요.

진공의 performance 는 pressure 와 flow 의 항으로 명시되요.

압력은 대기압의 절대압력 이거나 상대압력으로 표현되죠.

특히 진공장치로 부터 나오는 압력이 Sea level 에서의 대기압 외에 다른 level 일때의 차이는 중요해요.

vacuum pump 는 압력차이를 제공 하는데 

discharge 의 압력이 언급되지 않으면 나오는곳의 압력을 760 mm Hg 

또는 29.92 inches of Hg의 절대압력으로 가정하죠. 

하지만 vacuum pump 가 높은 고도에 위치해 있거나

vacuum pump discharge 에 back pressure 가 있다면 위의 절대압력은 유효하지 않게 되요.

절대압력은 일반적으로 kPa abs, psia, Torr 또는 mm Hg 로 주어져요.

이건 기액 평형과 관련된 화학공정에 적합한 고정된 압력이에요.

vacuum 은 일반적으로 feet of water 또는 inches of mercury 로 주어지고 

이것은 공장의 위치에서의 actual barometric pressure 와 관련 있죠.

절대압력과 진공과의 관계는

아래의 관련 식은 고도를 대기압으로 변환하는 거에요.

P = 대기압, kPa 또는 psia

h = 고도, m 또는 ft