플래시 증발

플래시 증발(또는 부분 증발)은 포화 상태의 액체 흐름이 스로틀 밸브 또는 다른 스로틀 장치를 통과하여 압력을 감소시킬 때 발생하는 부분 증기입니다.이 프로세스는 가장 간단한 장치 작업 중 하나입니다.스로틀 밸브 또는 장치가 압력 용기 입구에 위치하여 용기 내에서 섬광 증발이 발생할 경우 용기를 종종 ^[1][2]플래시 드럼이라고 합니다.

포화된 액체가 단일 성분 액체(예: 프로판 또는 액체 암모니아)인 경우, 액체의 일부가 즉시 증기로 "플래시"됩니다.감압시 증기와 잔류액 모두 액체의 포화온도까지 냉각된다.이것은 종종 "자동 냉동"이라고 불리며 대부분의 기존 증기 압축 냉동 시스템의 기초입니다.

포화 액체가 다성분 액체(예: 프로판, 이소부탄 및 일반 부탄 혼합물)인 경우, 플래시 증기는 나머지 액체보다 휘발성이 높은 성분에서 더 풍부합니다.

플래시 증발이 제어되지 않으면 끓는 액체가 증기 폭발(BLEVE)을 일으킬 수 있습니다.

단성분 액체의 순간 증발

단성분 액체의 섬광 증발은 등각 과정이며 종종 단열 섬광이라고 합니다.스로틀 밸브 또는 장치 주변의 단순한 열 균형에서 도출된 다음 방정식은 단일 구성 요소 액체의 증발량을 예측하는 데 사용됩니다.

${\displaystyle X=black {H_{u}^{L}-H_{d}^{L}}{H_{d}^{V}-H_{d}^{L}}}}$^[3]

여기서:
${\displaystyle X}$	= 기화액/총질량 중량비
${\displaystyle H_{u}^{L}}$	= 상류온도 및 압력에서의 상류액 엔탈피, J/kg
${\displaystyle H_{d}^{V}}$	= 하류 압력 및 해당 포화 상태에서 증기 엔탈피 섬광 온도, J/kg
${\displaystyle H_{d}^{L}}$	= 하류 압력 잔류액 엔탈피 및 그에 따른 포화 온도, J/kg

위의 방정식에 필요한 엔탈피 데이터를 사용할 수 없는 경우 다음과 같은 방정식을 사용할 수 있습니다.

${\displaystyle X=syslogfrac {c_{p}(T_{u}-T_{d}}}{H_{v}}}}:$

여기서:
${\displaystyle X}$	=중량 비율 증발
${\displaystyle c_{p}}$	= 업스트림 온도 및 압력에서의 액체 비열, J/(kg °C)
${\displaystyle T_{u}}$	= 업스트림 액체 온도(°C)
${\displaystyle T_{d}}$	= 하류 압력에 해당하는 액체 포화 온도(°C)
${\displaystyle H_{v}}$	= 하류압 및 그에 따른 포화상태에서의 액체열 온도, J/kg

여기서 "업스트림" 및 "다운스트림"이라는 단어는 액체가 스로틀 밸브 또는 장치를 통과하기 전과 후의 상태를 나타냅니다.

이러한 유형의 섬광 증발은 "다단계 섬광 증류"에 의한 기수 또는 바닷물의 담수화에서 사용됩니다.물은 가열된 후 감소된 압력의 섬광 증발 "단계"로 보내지며, 여기서 일부 물이 수증기로 섬광됩니다.이 증기는 그 후에 무염수로 응축된다.1단계에서 잔류 염분 액체는 1단계 압력보다 낮은 압력으로 2단계 섬광 증발 단계로 유입됩니다.더 많은 물이 증기로 분출되고, 그 후에 더 많은 염분이 없는 물로 응축됩니다.여러 플래시 증발 단계를 순차적으로 사용하는 것은 시스템의 설계 목표를 충족할 때까지 계속됩니다.전 세계에 설치된 담수화 능력의 상당 부분은 다단계 플래시 증류를 사용합니다.일반적으로 이러한 플랜트에는 24단계 이상의 순차적인 플래시 증발 단계가 있습니다.

다성분 액체의 평형 섬광

다성분 액체의 평형 섬광은 단일 평형 단계를 사용하는 단순한 증류 과정으로 시각화될 수 있다.이것은 단일 성분 액체의 플래시 증발과는 매우 다르고 복잡합니다.다성분 액체의 경우 주어진 온도와 압력에서 서로 평형 상태에 있는 섬광 증기와 잔류 액체의 양을 계산하려면 시행착오를 반복하는 솔루션이 필요합니다.이러한 계산을 보통 평형 플래시 계산이라고 합니다.Rachford-Rice ^[4][5][6][7]방정식을 풀어야 합니다.

$\displaystyle \sum _{i}{\frac {z_{i},(K_{i}-1)}{1+\beta \,(K_{i}-1)}=0}$

여기서:

• z는_i 사료액에 포함된 성분 i의 몰 분율이다(알려진 성분).
• β는 기화된 사료의 비율이다.
• K는_i 성분 i의 평형 상수이다.

평형 상수_i K는 많은 매개변수의 일반적인 함수이지만, 가장 중요한 것은 거의 틀림없이 온도이다. 그들은 다음과 같이 정의된다.

${\displaystyle y_{i}=K_{i},x_{i}}$

여기서:

• x는_i 액체상 성분 i의 몰 분율이다.
• y는_i 기체상 성분 i의 몰 분율이다.

Rachford-Rice 방정식이 β에 대해 해결되면 조성물_i x와_i y는 다음과 같이 즉시 계산할 수 있다.

$({displaystyle {displaystyle {aligned}x_{i}&=frac {z_{i}}{1+\flac(K_{i}-1)}}\y_{i}&=K_{i},x_{i}\end { aligned}}$

Rachford-Rice 방정식은 β에 대한 다중 해를 가질 수 있으며, 그 중 최대 하나는 모든_i x와_i y가 양수임을 보장한다.특히 다음과 같은 β가 하나만 있는 경우:

${\displaystyle {1-K_{\text{max}}}=\beta_{\text{min}}<\displaystyle_{\text{max}}=beta_{\text{min}}}}$

β가 용액이다. 이러한 β가 여러 개일 경우, 이는 K<1_min 또는 K>1을_max 의미하며, 이는 각각 기상이 지속될 수 없음을 나타내거나(따라서 β=0), 또는 반대로 액상이 존재할 수 없음을 나타낸다(따라서 β=1).

위의 물 방정식을 푸는 데 뉴턴의 방법을 사용할 수는 있지만, β의 잘못된 값으로 수렴할 위험이 있다. (β_max+β_min)/2와 같은 합리적인 초기 값으로 용해제를 초기화하는 것이 중요하다.뉴턴의 방법은 안정성을 보장하지 않습니다.) 또는 수렴을 보장하지만 더 느릴 수 있는 이분법이나 브렌트법과 같은 괄호화 솔버를 사용합니다.

다성분 액체의 평형 섬광은 석유 정제, 석유 화학 및 화학 공장 및 천연 가스 처리 공장에서 매우 광범위하게 사용됩니다.

스프레이 건조와의 대비

스프레이 건조는 때때로 플래시 증발의 한 형태로 보입니다.하지만 액체 증발의 한 형태이긴 하지만, 플래시 증발과는 상당히 다릅니다.

분무건조에서는 극소량의 고형물 슬러리를 고온가스 중 현탁액에 의해 급속 건조시킨다.슬러리는 먼저 매우 작은 액체 방울로 분무되고, 그 액체 방울은 뜨겁고 건조한 공기의 흐름으로 분사됩니다.액체는 빠르게 증발하여 건조 분말 또는 건조 고형 과립을 남깁니다.건조 분말 또는 고체 과립은 사이클론, 백 필터 또는 정전식 집진기를 사용하여 배기로부터 회수됩니다.

자연스러운 플래시 증발

자연 섬광 기화 또는 섬광 증착은 지진 중에 발생할 수 있으며, 그 결과 과포화 용액에 포함된 광물이 퇴적될 수 있으며, 때로는 귓불, 금을 함유한 물의 경우 귀중한 광석이 될 수도 있습니다.이것은 조그 ^[8]단층에 의해 바위 덩어리가 서로 빠르게 당겨지고 밀릴 때 발생한다.

「 」를 참조해 주세요.

• 증발기
• 기액 분리기
• 다단계 플래시 증류

레퍼런스

외부 링크

• Vapor and Flash Steam Animation, Flash Steam과 Vaporized fraction의 차이에 대한 사진 및 기술 설명.
• Flash Steam Tutorial Flash Steam 복구의 이점, 복구 방법 및 일반적인 애플리케이션.
• 중동과 서아시아의 해수담수화 기술
• 스프레이 건조 논의
• 플래시 증발 프로그램 온라인 탄화수소 화합물의 플래시 증류.