HYSYS(하이시스)를 이용한 공정설계 p.36~63 연습문제 {HYSYS의 시작 및 개요, 데이터북과 사례 연구, 단위조작}

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HYSYS(하이시스)를 이용한 공정설계 p.36~63 연습문제 {HYSYS의 시작 및 개요, 데이터북과 사례 연구, 단위조작}에 대한 보고서 자료입니다.

목차

3. HYSYS의 시작 및 개요
　4) 데이터북과 사례 연구

4. 단위조작
　1) 배관(Piping)

<연습문제>

<연습문제>

4. 단위조작
　2) Mixer 와 Splitter(Tee)

4. 단위조작
　3) 압력변경장치 : Valve, Pump, Expander, Compressor

<연습문제>

본문내용

1
2.839
1.349
0.709
0.403
0.243
0.154
0.102
v [m/s]
0.822
0.463
0.296
0.206
0.151
0.116
0.091
0.074
0.061
0.051
Re
125319
93989
75191
62659
53708
46995
41773
37596
34178
31330
f
0.017
0.018
0.019
0.020
0.021
0.021
0.022
0.023
0.023
0.024
P [kPa]
74.612
19.026
6.592
2.773
1.333
0.707
0.404
0.245
0.156
0.103
⑫ Blasius 식을 이용한 압력강하와 HYS
YS를 이용한 압력강하 값을 비교해본 결과 HYSYS의 압력강하가 좀 더 크 게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이유는 HYSYS는 Blasius에 비해서 더 많은 변수를 고려하기 때문이다. 압력강하가 클수록 둘의 오차는 더 심해진다. 결과적으로 HYSYS의 압력 강하값이 더 정확하며 압력강하가 클수록 오 차가 더 많이 난다는 것을 알 수 있다.
<연습문제>
2. 유속 5kg/s로 흐르는 62 mass % propane, 38 mass % n-butane 혼합물을 압축하여 증류탑으로 보내려 한다. 출구 쪽 압력(즉, 증류탑에 들어가는 stream의 압력)이 10atm이라면 압축기(compressor)를 떠날 때의 stream 압력은 얼마로 지 정해야 하는가? 압축기를 떠나는 stream의 온도는 60℃ 이고 표준 90℃ 엘보우와 두 개의 완전히 열린 게이트 밸브(gate valve)가 설치되어있다. 파이프의 길이와 높이의 변화는 그림 4.7을 참고하라. 배관 재질은 모두 연강(mild steel)이다.
① 문제에 있는 것처럼 Component는 n-butane, Propane을 입력하고 Fluid pkgs는 General NRTL을 선택한다.
② 파이프를 생성하고 in_ex2과 out_ex2, qpipe_ex2의 스트림을 추가한다.
③ 문제에 나와있는 것처럼 온도 60℃, 압력 10atm, 질량분율은 각각 0.62, 0.38을 입력하고 유속 은 5kg/s로 입력한다.
④ 다음으로 Parameter 탭에서 열손실을 무시한다고 가정하고 Duty값을 0으로 설정한다.
⑤ 이제 파이프를 설계해야하는데 위의 그림과 같은 파이프를 설계하기 위해서 Pipe 5개, Elbow 2개, Gate Valve 2개를 Segment로 입력한다. 그 후 각 파이프의 길이와 Inner Diameter를 입력한다. 여기서 높이차가 15m이므로 Elevation Change 에 15m를 입력하면 하단에 OK가 활성화된다.
⑥ 이제 In Stream의 압력에 따른 Out Stream의 압력을 알기 위해서 연습문 제1번과 같이 Case Studies를 이용해 서 압력을 구한다.
⑦ 그림에서 보는 것처럼 약 1026Kpa = 10.125atm 의 압력으로 넣어줘야 Out Stream이 10atm으로 나오게 된다. 즉 밸브와 엘보, 파이프 내에서 약 0.125atm의 압력손실이 있는 것이다.
4. 단위조작
2) Mixer 와 Splitter(Tee)
Mixer와 Splitter는 여러 스트림을 혼합하거나 하나의 스트림을 여러 스트림으 로 나누는데 사용된다.
이번 예제는 하나의 스트림을 여러 스트림으로 나누고나서 다시 하나의 스트림 으로 합치는 공정을 다루도록 한다.
① Basis와 모사환경을 지정한다. Compo
-nent list에는 물, 물성패키지는 ASM
-E Steam을 선택한다.
② 팔레트에서 Tee 와 Mixer를 선택하여 PFD 위로 클릭하여 올려놓는다.
③ 물의 조건은 20℃, 100psia, 유량은 15kg/s로 지정한다.
④ Tee 블록을 이용해서 In 스트림을 1,
2,3 세 개의 스트림으로 나누고 그림 과 같이 Flow ratios를 입력한다.
⑤ 다음으로 Mixer에서 Inlet stream을 1,2,3 으로 입력하고 Outlet을 지정한 다.
⑥ 다음과 같이 Tee와 Mixer를 비교해보 면 거의 비슷한 것을 볼 수 있다.
4. 단위조작
3) 압력변경장치 : Valve, Pump, Expander, Compressor
Valve(밸브)
: 밸브는 지정된 양만큼의 유체 압력을 저하시키기 위해 사용된다.
① Basis와 모사환경을 지정한다. Compo
-nent list에는 물, 물성패키지는 ASM
-E Steam을 선택한다.
② 팔레트에서 Valve를 선택하여 PFD 위 로 클릭하여 올려놓는다.
③ 물의 조건은 20℃, 100psia, 유량은 15kg/s로 지정한다.
④ Valve를 더블클릭하여 Delta P 박스에 50 psia를 입력하거나 Out Stream의 압력을 50psia로 입력하면 OK가 활성 화된다.
⑤ 50 psia를 입력하면 압력이 자동으로 344.7 kPa로 환산되며 다음과 같이 출구온도가 20.08℃로 올라간다. 즉 밸브를 통과하면서 압력강하에 따라 서 온도가 상승한 것을 볼 수 있다.
<연습문제>
1. 밸브를 이용하여 50℃의 순수한 물이 10atm에서 1atm으로 감압될 때 온도, 밀 도, 점도, 기화열이 어떻게 변하는지 확인하여라. 물의 유량은 1kmole/h.
① Basis와 모사환경을 지정한다. Compo
-nent list에는 물, 물성패키지는 ASM
-E Steam을 선택한다.
② 팔레트에서 Valve를 선택하여 PFD 위 로 클릭하여 올려놓는다.
③ 물의 조건은 50℃, 10 atm, 유량은 1kmole/h로 지정한다.
④ Valve를 더블클릭하여 Delta P 박스에 9 atm을 입력하면 OK가 활성화된다.
⑤ 다음의 그림들을 보고 문제에 서 요구한 값들을 찾아본다.
⑥ 온도 (증가)
50.00℃ -> 50.19℃
⑦ 밀도 (감소)
54.85 -> 54.83 kgmole/m3
988.2 -> 987.7 kg/m3
⑧ 점도 (감소)
0.5442 -> 0.5424 cP
⑨ 기화열 (증가)
0.0003625 -> 0.0004067
[KJ/Kgmole]

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HYSYS,   하이시스,   공정설계,   연습문제,   부산대,   단위조작,   데이터북,   HYSYS 이용한 공정설계