Jacket Tank의 Steam 소요열량 계산

반응기 등에서 흡열반응인 경우 Steam을 사용하여 필요한 열량을 공급한다. 금번에는이와 유사한 Jacket Tank에 필요한 열량 계산에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

Jacket Tank의 Steam 소요열량 계산

Steam Consumption에 대한 계산식은 다음 링크 포스팅 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1239

Steam 소비량 추정

 

다음의 경우는 Jacket Tank 내에 물을 Steam을 이용하여 승온 시킬 때 필요한 열량 계산 사례이다.

 

 

설비 및 공정 조건

(1) Jacket Tank Spec.

- Volume : 4 ㎥ (D:1.6 m, L:2 m)

- Material : SUS304, 두께(t)는 3㎜ (SUS Plate의 비중(ρ): 7.9, 비열(Cp): 0.118  kcal/kg·℃ )

 

(2) Process Conditions

- 피가열 물질인 물 3㎥ (초기온도: 20℃ → 승온 목표온도: 95℃) (물의 비중: 1g/㎤, 비열: 1 kal/kg·℃ )

- Jacket 사용 증기압력 4kg/㎠(151.36 ℃) Steam을 공급

 

 

Jacket Tank 소요열량

(1) Jacket 금속 SUS304의 소요열량

①Jacket Tank 용량

- 4,019 ㎥ ; D:1.6 m, L: 2m 의 체적

 

②Jacket 금속 SUS304의 가열무게

- 상(하)판 1장 무게 = π/4*D^2*L*t(㎜)*ρ

                                   =3.14 / 4 * 1.6^2 * 2* 3 *7.9  = 95.25 kg

- 몸통판 무게 = 2*π*r^2*L*t (㎜) *ρ

                      = 2*3.14*0.8*2 *3 * 7.9 = 238.14 kg

- Jacket의 내부 철판 총 무게 = 333.39 kg

 

③Jacket 가열 증기 소요열량

- 피가열물질(물) 초기 온도 20℃ → 승온목표온도 95℃ [온도차(ΔT) : 75℃], Jacket의 SUS304도 같은 온도차가 요구됨

 

∴ 소요열량 = m * Cp * ΔT(온도차)

                   = 333.39(kg) * 0.118(kcal/kg °C) * (95-20)(℃/hr) = 2,950 (kcal/hr)

 

 

(2) Jacket 안의 물 가열 소비량

Q = m * Cp * ΔT 

    = 3,000(kg) * 1(kcal/kg °C) * (95-20)(℃/hr) = 225,000 (kcal/hr)

 

(3) 따라서 Jacket내부의 물 3000ℓ 가열하려고 한다면 총 필요 소요열량은 (1)과 (2)를 더한 열량이 된다.

     225,000+2,950 = 227,950 kcal/hr 

 

 

소요 Steam 량

(1) 증기 공급 압력 4kg/㎠(151.36 ℃)일 경우 소요 Steam 량

 

<표 1>포화증기표

 

- 4 kg/c㎡  잠열 503.714 kcal/kg

- Steam 공급량 : 227,950 (kcal/hr) ÷ 503.714 (kcal/kg) = 452.54 kg/hr

 

 

(2) 가열 소요시간

- 승온 시간 40분 경우의 증기소요량

-  W (증기유량) = [1,000 x Q (피가열물질 양)X ΔT (승온목표온도 - 초기온도) x a(피가열물질계수(비중*비열)] ÷ H (증기잠열) x (60 ÷ 승온시간)

                         = [1,000×3×(95-20)x1] ÷ 503 714 x (60 ÷ 40 ) = 670 kg/hr

- 승온 시간 60분 경우의 증기소요량 : 452.54 kg/hr