66- 깃털형 분리 거품 제거기의 물세척 탑 및 흡수 탑의 꼭대기 부분에서의 기체 내 거품 제거를 위한 적절한 선정 및 설계 문제

이 게시글은 마지막으로 luoli519가 2023-10-2 14:58에 수정했습니다. 세척탑의 거품 제거기 설계 및 선택과 관련하여, 일반적으로 두 가지 유형으로 나뉩니다. 첫 번째 유형의 거품 제거기는 구조가 간단하며, 별도의 액체 하강용 2단계 미세 유로가 없는 형태입니다.이러한 거품 제거기에는 금속망식, 필터 카트리지식, 필터망식, 막망식, 여과재식이 있으며, 별도의 액체 하강 시스템이 없는 교차판식도 포함됩니다. 제2종 거품 제거기는, 독립적인 액체 하강용 2단계 미세 유로가 설치된 전용 거품 제거기입니다.이러한 거품 제거기의 대표적인 것은 깃털형 분리기입니다.

거품 제거기에 독립적인 액체 하강용 2단계 미세 유로 구조가 있는지 여부에 따라 기체와 액체의 분리 원리가 달라지며, 분리 효율과 정밀도에도 본질적인 차이가 생깁니다.구조가 성능을 결정합니다!일부 거품 제거기는 그 구조상 독립적인 액체 하강용 2단계 미세 유로를 설치할 수 없는데, 예를 들어 금속망식, 필터 카트리지식, 필터망식, 막망식, 필터 재질식 등이 이에 해당한다.

이 게시물은 마지막으로 luoli519에 의해 2016-12-28 09:29에 수정되었습니다. 독립형 낙하액식 2단계 미세유로 구조는 거품 분리기에 있어서 매우 중요한데, 이는 다음과 같은 기체-액체 분리 과정을 통해 그 중요성을 알 수 있습니다. 기액 거품 제거 분리 과정은 다음 두 단계로 구성됩니다: 첫 번째 단계는 기류에 의해 운반되는 액체 방울들이 내부 구조물 내에서 성장하는 단계입니다.기류에 실려 온 액체 방울들은 거품 제거용 부품의 흐름 경로로 들어가며, 수많은 액체 방울들끼리, 그리고 액체 방울들과 부품 재료 표면 사이에서 서로 충돌하며 합쳐져 더 큰 크기의 액체 방울을 형성합니다. 두 번째 단계는 액체 거품과 액방울의 침강 분리 단계로, 핵심적인 제어 단계입니다.크기가 커진 액적들은 내부 부품의 젖은 표면에 작용하는 표면 장력에서 벗어나 기류 속으로 떨어져 가라앉습니다.기류가 위로 올라가면서 액적에 상방으로 끌어당기는 힘이 작용하여 상승 속도 성분이 생기는데, 일정한 임계값보다 큰 크기의 액적만이 중력에 의한 하강 침전 속도 성분이 기류가 액적에 가하는 상방으로의 끌어당기는 힘에 의한 상승 속도 성분보다 커져, 기류가 장비 출구에 도달하기 전에 완전하고 충분한 중력 침전 분리를 성공적으로 이룰 수 있습니다!반대로, 크기가 특정 임계값 이하인 액적의 경우, 중력에 의한 하강 속도 성분은 기류가 위로 올라가면서 액적에 작용하는 상향력 성분과 같거나 그보다 작습니다. 따라서 하강하는 액적들은 기류가 장비의 출구에 도달하기 전까지 완전하고 충분한 중력에 의한 분리를 이루지 못합니다.

이 게시물은 마지막으로 luoli519에 의해 2023-10-2 14:59에 수정되었습니다. 독립적인 강하형 2단계 미세유로 구조를 가진 거품 제거기로, 액체의 방울들은 운동량 변환을 통해 단거리 구조를 거쳐 직접 그 독립적인 강하형 2단계 미세유로 구조로 들어갑니다.이러한 독립적인 낙하형 2단계 미세유로 구조에서는, 액방울과 액체 입자들이 정화 전후의 기류와 “2차적으로 접촉”하는 일이 더 이상 발생하지 않습니다. 액방울과 액체 입자들이 받는 기류의 점성력에 의한 상승 속도도 거의 무시할 수 있으며, 액방울과 액체 입자들의 하강을 방해하는 요소도 무시할 수 있습니다. 따라서 성공적으로 분리될 수 있는 액방울과 액체 입자의 최소 크기는, 1차원적인 단순 구조를 가진 제거 장치의 경우보다 수십 분의 일에 불과합니다. 명백히, 제2종 깃털형 분리기는 독립적인 액체 하강용 2단계 미세 유로 구조를 갖지 않은 제1종 거품 제거기에 비해 분리 효율과 정밀도 면에서 본질적인 우위를 가진다.

또한, 1종류의 거품 제거기는 모두 전통적인 차단·저지식 거품 제거 내부 부품 기술에 속하며, 지난 세기 초부터 사용되어 오면서 큰 기술적 발전은 이루어지지 않았습니다.주로 내부 부품들의 재료들이 서로 얽혀 ‘브리지’를 형성함으로써 생기는 구조를 통해, 일정한 크기 범위의 액체 거품과 안개를 차단하여 분리시킵니다.하지만 재료들 사이에 서로 연결되어 형성된 구조의 구멍들은 작은 가우스 분포를 보이며, 작은 크기의 액적들은 더 작은 크기의 구멍들에 의해 막혀 분리되는 반면, 큰 크기의 액적들은 더 큰 크기의 구멍들을 통과하여 빠져나갈 수 있다.따라서 기존의 코일형 차단식 거품 제거기는 특정 크기의 액체 거품 및 안개를 효율적으로 분리하는 데 어려움이 있다. 또한, 1종 탈기기의 유동 경로는 기류에 의해 운반되는 고체 입자나 젤 상태의 물질들이 쉽게 막히기 때문에 분리 효율이 빠르게 저하됩니다. 또한 운전 시 압력 강하가 심하고 조작의 유연성도 낮으며, 정기적으로 탈기기의 내부 부품을 점검하고 교체해 주어야 합니다. 그로 인해 운영 및 유지보수 비용이 많이 듭니다. 그러나 과거에 거품 제거 분리 기술에 대한 이해가 부족했던 탓에, 1종류의 거품 제거기는 여러 산업 분야에서 널리 사용되어 왔습니다. 하지만 기류 내에 액체가 많이 포함된 상황, 불안정한 작동 조건에서, 혹은 고체 입자나 젤 형태의 물질, 그리고 액체 거품이 섞인 기류를 처리할 때는 심각한 운영 및 유지보수 문제가 발생합니다.

이 게시글은 마지막으로 luoli519가 2016-12-28 09:34에 수정했습니다. 설계사무소와 엔지니어링 회사의 전문 기술자들과 대화를 나누어보니, 그들은 이전에는 국내의 스크린형 거품 제거기 산업 표준에 따라 추정을 하곤 했다고 합니다. 예를 들어 HG/T21618 금속망 거품 제거기 표준입니다.이 표준의 실제 적용에 있어서는 다음과 같은 명백한 결함들이 있습니다: 1. 스크린 탈기기의 실제 유량을 추정할 때, 물, 오일, 알코올, 암모니아와 같은 다양한 액체의 점도와 표면장력이 크게 다르다는 점을 전혀 고려하지 않았습니다. 그로 인해 보정 계수의 범위가 매우 넓어져, 추정된 유량과 유로 면적의 신뢰성에 대해서는 설계소의 전문 엔지니어들조차 확신할 수 없다고 합니다. 2、스크린 거품 제거기 내부 부품의 최대 직경이 5200mm인가요?표준의 초안 작성자는 기류 거품 제거 과정에서의 유동형 수축 효과를 고려했는가?스크린 거품 제거기의 내부 부품 직경과 기류 출구 파이프 직경의 차이가 클수록, 기류의 수축 효과가 더욱 두드러집니다.기류 수축 효과로 인해 내부 부품의 중심에서 멀어진 가장자리 부분의 내부 부품들이 비효율적이거나 아예 작동하지 않는 상태가 되며, 그 결과 실제 작동 영역의 유속이 상한값을 크게 초과하게 됩니다. 이로 인해 거품 제거 기능이 악화됩니다. 3. 이 표준은 3~5마이크로미터 크기의 액적 제거에 사용될 수 있음을 명시하고 있습니다.앞서 설명한 기체-액체 거품 제거 분리 제어 단계를 통해 알 수 있듯이, 중력 침강 단계가 바로 메시형 거품 제거기의 거품 제거 제어 단계입니다.중력 침강의 법칙은 스토크스 점성 흐름 법칙 공식, 앨런 과도 흐름 법칙 공식, 뉴턴 난류 법칙 공식, 이렇게 세 가지 법칙만이 존재합니다.작동 조건에 관한 데이터를 앞서 언급한 어떤 공식에 입력하든, 그 결과로 나오는 임계 분리 크기는 3-5마이크론을 훨씬 초과합니다.심각한 오해.외국 동료들은 이 기준에 대해 계속 고개를 저으며 눈을 흘겼다.

이 게시글은 마지막으로 luoli519가 2016-12-28 09:36에 수정했습니다. 국내의 초기 분리 기술 전문가들은 해외에서 제공된 분리 곡선 자료를 바탕으로 연구를 진행했으며, 기체와 액체의 거품 제거 효율이 기류 속도와 관련이 있다는 것을 알아냈습니다. 그리고 기체-액체 분리 과정에서의 기류 속도에 대한 경험적 공식 범위도 제시했습니다.하지만 설계된 기액 거품 제거 분리기의 실제 운전 성능은 설계 요구사항과 항상 큰 차이가 있습니다.

이 게시글은 마지막으로 luoli519가 2016-12-28 09:39에 수정했습니다. 그 후, 국내 엔지니어들은 실제 운용 과정에서 다음과 같은 사실을 알아냈습니다. 즉, 동일한 거품 제거 장치라도 저압 상태에서는 거품 제거 효율이 괜찮지만, 압력이 현저히 높아진 상태에서는 거품 제거 효율이 크게 떨어진다는 것입니다.그들은 기체-액체 분리 효율과 유체 운동량의 관계를 나타내는 경험적 곡선도 제시했는데, 즉 기체-액체 분리는 유체의 속도뿐만 아니라 밀도와도 관련이 있다는 것입니다.

이 게시글은 마지막으로 luoli519가 2016-12-28 09:41에 수정했습니다. 최근 국내에서는 다양한 해외 공정 기술들을 도입하고 해외 전문 기업들과 긴밀히 협력하면서, 국제적인 플랫폼을 통해 동역학적 분리 기술 모델에 대해 심도 있게 연구한 결과, 기체와 액체의 분리는 사실 에너지 변환과 직접적으로 관련이 있으며, 즉 유체의 밀도와 유체 속도의 제곱값과 직접적으로 관련이 있다는 것이 밝혀졌습니다.단위 유체 에너지 임계값은 정량적이고 효율적인 분리기 설계의 핵심 제약 조건이 됩니다.