증기 응축수 배관 사이징

개요

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증기 응축수 배관 크기 결정은 액체 응축수가 공정 장비에서 보일러실 또는 수집기로 안전하게 돌아가도록 보장합니다. 과소 설계된 라인은 배압, 수격 현상, 장비 침수를 유발합니다. 과대 설계된 라인은 불필요한 비용을 추가합니다. 설계는 응축수 유량, 플래시 증기 발생, 배관 마찰, 열팽창, 수직 양정을 고려해야 합니다.

주요 공식

응축수 질량 유량

$\dot{m} = \frac{\dot{Q}}{h_{fg}}$

열 부하를 증발 잠열로 나누면 생성되는 응축수 질량이 나옵니다.

Darcy–Weisbach 압력 강하

$\Delta P = f \frac{L}{D} \frac{\rho v^2}{2}$

직선 배관 구간을 따른 마찰 압력 강하.

단면적

$A = \frac{\pi D^2}{4}$

연속 방정식

$\dot{m} = \rho \, A \, v$

플래시 증기 분율

$x_{flash} = \frac{h_{f,1} - h_{f,2}}{h_{fg,2}}$

여기서 $h_{f,1}$은 상류(고) 압력에서의 액체 엔탈피이고 $h_{f,2}$, $h_{fg,2}$는 하류(저) 압력에서 평가됩니다.

변수

권장 속도

더 높은 속도는 소음, 침식, 압력 강하를 증가시킵니다. 더 낮은 속도는 증기 라인에서 응축수 고임과 수격 현상의 위험이 있습니다.

응축수 배관 크기 결정 — 용량

플래시 증기 발생

고압 응축수가 저압 수집기로 배출되면 일부가 증기로 플래시됩니다. 플래시 증기의 체적은 응축수 환수관에서 수용되어야 합니다.

계산기 — 열 부하에서의 응축수 유량

단위 변환기

공학 참고 사항

• 중력 vs 펌프 환수. 중력 응축수 라인은 가용 구동 수두가 작기 때문에(종종 응축수 기둥의 정적 높이에서 마찰 손실을 뺀 값만) 펌프 라인에 비해 과대 설계됩니다. 속도를 0.5 m/s 미만으로 유지하세요.
• 플래시 증기 체적. 플래시 증기를 운반하는 응축수 라인은 결합된 2상 체적에 맞게 크기를 정해야 합니다. 증기의 비체적은 액체보다 수 자릿수 크므로 질량 기준으로 몇 퍼센트의 플래시라도 필요한 배관 면적을 지배할 수 있습니다.
• 수격 현상. 응축수 라인은 증기 주머니가 붕괴되거나 갑작스러운 압력 변화로 응축수가 가속될 때 수격 현상이 발생하기 쉽습니다. 모든 수평 라인은 유동 방향으로 아래쪽 경사(최소 1:100)를 주고 낮은 지점에 드립 레그를 제공하세요.
• 열팽창. 탄소강은 100 °C 상승 시 배관 100 m당 약 12 mm 팽창합니다. 증기 응축수 라인은 고온에서 작동합니다 — 적절한 간격으로 팽창 루프, 오프셋 또는 벨로우즈를 제공하세요.
• 배관 재질. 탄소강(Schedule 40)이 응축수 라인의 표준입니다. 구리 또는 스테인리스강은 더 작은 직경이나 수질이 중요한 경우 사용할 수 있습니다. 이종 금속 접합부는 절연 피팅 없이 사용하여 갈바닉 부식을 방지하세요.
• 스팀 트랩 용량 안전 계수. 시동 서지와 압력 변동을 처리하기 위해 계산된 응축수 부하의 2–3배 용량으로 스팀 트랩을 선택하세요.
• 단열. 모든 응축수 라인을 단열하여 열 손실을 줄이고 화상으로부터 인원을 보호하세요. 단열되지 않은 응축수 라인은 응축수를 냉각시켜 회수되는 플래시 증기량을 줄이고 잠재적으로 환수관에서 진공 유도 붕괴를 일으킬 수 있습니다.

참고 자료

• 원본 소스 — Engineering ToolBox