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Approach Temperature for Air-Cooled Heat-Exchanger

Approach Temperature 는 공정 유체의 출구 온도와 Design dry-bulb air temperature 사이의 온도 입니다. 

실용적인 최소값은 8 ~ 14°C(15 to 25°F) 를 갖습니다. (공정 유체의 출구 온도가 dry-bulb temp.보다 8 ~ 14°C 높다는 말)

공정 유체의 더 낮은 출구 온도가 요구 될 때, 

Air-humidification chamber 를 제공하여 Wet-bulb temperature 쪽으로 Inlet air temperature 를 내립니다. 5.6°C(10°F) approach 까지 가능 합니다. 

왜냐하면 미국에서 일반적인 summer wet-bulb design temperature 는 Dry-bulb temperature 보다 8.3°C (15°F) 더 낮습니다. 그래서 공정 유체의 출구온도는 Dry-bulb temperature 아래 대략 2.7°C 까지 내릴 수 있습니다.

(다시말해 공정유체 출구온도가 wet-bulb temp. 보다 8.3-3=5.6°C 높은 온도로 나올 수 있습니다.)

ex) Ambient air temperature 32°C (Dry bulb temperature)

     Wet bulb temperature  27.8°C

     위의 조건에서 공정 유체의 출구 온도는 보통 40 ~ 46°C 입니다. 

     공정 유체가 더 냉각 되어야 하는경우, 

     Air-humidification chamber 를 제공하여 Wet-bulb temperature 쪽으로 Inlet air temperature 를 떨어뜨려

     출구 온도를 37.6°C 까지 맞출 수 있습니다. 

Vacuum Condensers

진공응축기에서 나가는 온도, 압력은 많은 양의 공정 기체와 불활성 가스가 함께 진공 시스템으로 가는걸 막기위해 

진공응축기 끝부분 vent 되는 곳에서 적절하게 과냉각 하는게 중요합니다.

공정이 흔들리거나 불활성 가스의 변화가 심하게 일어나는 동안에 압력을 조절하기 위해 약간의 Over-surface 와 적절한 Baffling 을 갖는게 필수적 입니다.

응축기는 Control system 부분을 반드시 고려해야 합니다. 

(공정 흔들림이 보편적인 계기에 의해 제어되지 않는 것을 허용하는 분류장치 내의 여분의 단수와 유사하다)

불활성 가스는 튜브의 일부를 blanket 합니다. 이 blanket 된 부분은 열전달이 아주 나쁩니다. 

Column 압력은 blanketed 되는 튜브 표면의 다양한 분율에 의해 조절 됩니다.

원하는 압력을 초과할 때, 진공 시스템은 불활성 가스를 더 빨아 내고, blanketed 되는 표면의 분율이 더 낮아질 겁니다. 

이렇게 하면 Cooling 이 증가(열전달이 잘 되므로)하고 원하는 수준의 압력으로 되돌아갈 겁니다. 

압력이 원하는 수준 보다 떨어지면 반대로 적용 합니다. 

이건 시스템의 열 균형을 위해 열전달계수를 조절하는 간단한 방법 입니다.

Baffling은 압력손실이 가능한 적게 유지하도록 설계해야 합니다. 

더 많은 압력손실은 응축기 vent 되는 곳에 적절한 과냉각을 맞추는데 더 많은 에너지 소비를 만듭니다.

Shell Type "X Shell"

십자류(Cross flow)만 존재하기 때문에 Shell Type 중에서 전열효과가 떨어지나, 

압력손실이 가장 작기 때문에 평균 온도차(Mean Temperature Difference)에 큰 영향을 받는 Condenser와, 

입구에서 많은 증기가 들어와서 진동 문제를 유발시키는 경우에 적합한 형태이다.

또 단일성분의 전응축이나 응축범위가 좁은 유체에서도 효과적이다. 

특히 이형태는 압력손실이 낮기 때문에 진공상태일 때 가장 널리 사용되고 있다. 

그러나 낮은 유체속도로 인하여 비응축 가스가 축적되는 경우가 있으므로 비응축가스가 있는 partial 응축의 경우 좋은 선택이 못되며, 

입구증기의 분배문제 때문에 Tube 길이를 결정할 때 Shell 직경의 5배를 넘지 않도록 설계한다. 

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)