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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)

점도는 펌핑유량과 열전달계수에 영향을 미칩니다.
작동 범위내 가장 낮은 온도에서 10 cP 보다 더 크지 않은 점도를 가지는 유체를 선택해야 합니다.
더 높은 점도의 유체는 난류를 형성하지 못할 겁니다.
또한 펌핑 시스템은 상온에서 작동 범위 전체에 걸쳐 유체를 처리할 수 있어야 합니다.
(예, 시스템 start-up 할때)
 
7. 증기압 (Vapor pressure)
의미상 closed liquid system은 끓는점(boiling point) 위에서 작동합니다.
그러므로 시스템 압력은 운전중 온도 범위의 윗부분에 있는 열전달 유체의 증기압보다 높아야 합니다.
비록 시스템은 모든 압력을 포함하도록 설계될 수 있지만, 
표준방식은 대략 9.2 kg/cm2g (1000 kpa) 압력으로 제한 합니다.
Expansion tank 와 같은 (주변보다)높은 요소로부터 압력손실과 정압(static pressure)이 있어도
5 kg/cm2g (600 kpa) 아래의 증기압을 가진 유체를 선택하는게 경험적으로 통합니다.
 
8. 열적 특성 (Thermal properties)
열용량, 열전도율, 밀도 그리고 점도의 온도 의존 특성은 시스템 설계와 함께 열전달 계수를 결정 합니다.
 
9. 인화점 (Flash point)
(공기 내에) 유체의 증기가 발화하기 쉬운 농도로 가장 낮은 온도에서 액체 표면 위에 존재하는 것입니다.  
인화점은 시스템이 Hazardous area design 특성이 요구되는지 아닌지 판단하는데 쓰입니다. 

 

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예전에 Refrigeration system을 simulation 했었는데.. 그때 생각이 나서 다시 한번 공부하면서 포스팅 해볼려고 합니다.

먼저 간단한 설명과 용어부터 차근차근 시작해 볼께요.. 책을 찾아보면 나오는것들이니 편안하게 보세요.

 

 

[packaged refrigeration systems]

 

Refrigeration systems

냉동시스템은 natural gas processing과 petroleum refining, petrochemical, chemical 산업에 흔하게 사용됩니다.

 

refrigerant 선택의 조건은 아래와 같습니다.

 

1. 온도 요구조건

2. 용이성 (availability)

3. 경제성

4. 이전의 경험

refrigerant는 예를들어 natural gas processing plant 에선 ethane 과 propane 에 가깝게 존재 할 거고, 반면에 olefins plant 에선 ethylene 과 propylene 이 손쉽게 이용될 수 있습니다. propane 또는 propylene은 아마 ammonia plant 에는 적당하지 않을 겁니다. 왜냐하면 오염물질의 risk 때문입니다. Halocarbons는 불연성 특징 때문에 광범위하게 사용되고 있습니다.

 

Accumulator

- 액체 냉매 저장을 위한 vessel.

 

Bubble point

- 기액 경계면의 절대외압과 같은 액체 증기압에서의 온도.

 

Capacity, refrigerating system

- evaporator로 들어가는 냉매와 evaporator에서 나가는 냉매 사이의 전체 엔탈피 차로 만들어진 냉각 효과.

 

Chiller, Evaporator

- 공정 stream 에 의해 액체 냉매가 증발되는 열교환기.

 

Compression ratio

- Compressor 흡입구 와 배출구 절대압력의 비율.

 

Condensor

- 적당한 압력까지 압축된 냉매가 있는 열교환기, 기체는 cooling medium 의 열 제거로 응축된다.

 

Cooling medium

- 응축 또는 과냉각 하는 동안에 냉매의 온도를 더 낮게 (상태의 변화가 있거나 없거나) 하는데 사용되는 물질.

 

Effect, refrigerating

- Refrigeration system에서 냉매에 의해 열이 제거되는 비율. 이것은 두 개의 지정된 열역학적 상태에서 냉매의 specific 엔탈피 차와 동일하다.

 

Expansion valve

- Evaporator 또는 Chiller로 가는 냉매의 흐름을 조정하기 위한 밸브.

 

Flash gas

- 컨트롤 밸브와 같은 압력을 줄이는 장치에 의해 냉매의 순간 증발로 인한 가스.

 

Frost Plug

- 서리의 쌓임으로 vessel 내의 액체 level을 나타내는 insulated vessel 측으로 부터 돌출된 작은 직경의 closed nozzle.

 

Halocarbons

- fluorinated 와(또는) chlorinated hydrocarbons로 구성되는 냉매군.

 

Hot gas bypass

- 최소 부하 조건에서 시스템 작동의 일관성을 유지하기 위해 warm discharge gas를 chiller로 재순환 시킨다.

 

Liquid refrigerant receiver

- 냉매 회수 할때,  system 의 기능 그리고 액체 냉매의 저장을 위한 적절한 액체 냉매의 용이성을 보장하도록 제작된 vessel.

 

Refrigerant

- 냉동 시스템 내에서 (낮은 온도/낮은 압력에서 열을 흡수하고, 높은 온도/높은 압력에서 열을 버리는) 열 전달에 사용되는 유체.

 

Ton of refrigeration

- 24시간 내에 얼음 1 ton을 녹이는데 요구되는 열의 양. (= 12,000 Btu/hr at 32°F)

 

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