에너지절약형
Vacuum Equipment & Ejector
● Steam EJECTOR(증기에젝터)
● Water EJECTOR(混合에젝터)
● Air EJECTOR(空氣에젝터)
1. 眞空發生裝置
各種 工程에서 가장 簡單한 裝置로 가장 저렴한 設置費로 가장 저렴한 유지비가 소요되는 ETF.CTOR형 진공발생장치가 현장 엔지니어들에게는 가장 效果的인 裝置이면서 ENERGY 節約面 에서 부담을 줄여주는 利点이 있는만큼 반드시 設計前 고려해야 할 事項이라고 판단된다. 이들 진공장치중 핵심이 되는 EJECTOR는 分類方法에 따라서 구동流體의 종류에 의해 Steam, WATER Compressing Air 등으로 分類하며 또한 方 法으로는 구동流體(Motive Fluid)와 Suction Fluid(吸入流體) 名에 따라 다음과 같이 分類한다.
(1) EJECTOR(에젝터) : 구동유체의 힘으로 흡입력을 발생케 되 는 형태로 정리되는 것을 총칭하여 EJECTOR라 한다.
(2) EDUCTOR(에덕터) : 구동유체를 반드시 액상(Motive Liquid) 상태일 때를 에덕터라 한다.
(3) INJECTOR(인젝터) : 구동유체가 개스상태일 때 그 개스는 반드시 응축성(Condensahle Vapor)이어야하며 또한 조건 으로 排出口(Discharge Pressure)이 Motive Vapor(구동 개스)쪽보다 높아야 한다. 이때 상황을 인젝터라 하며 Boiler 給水工程에 사용된다.
(4) Jet Compressor(젯트 컴푸레셔) : 부스타(Boost)壓의 GAS을 사용할 때를 Jet Compressor라 한다.
(5) Siphon(싸이폰) : Motive Fluid을 주로 Steam을 사용할 경우로 분류되며 이와 유사한 것으로 Air Siphons(에어 싸 이폰) Air Lift Eductors 등으로 분류한다.
2. EJCTOR를 利用한 진공발생장치의 특징
設備裝置가 簡便하다.
機械的 運動部門이 없어 보수유지비가 절감된다.
부식성 流體에 적응할 수 있는 耐蝕性 材質을 自由로이 선택 할 수 있다.
高眞空, 大容量의 區別없이 設計가 용이하며 설치場所에 구애 받지 않는다.
ENERGY 節約面에서 우수하다.
3. EJCTOR를 利用한 장치에 利用 범위
폭발위험성 物質 및 고온유체의 안전이송 운반장치
石油化學 프랜트에 石油精製工業과 油脂工業의 眞空농축 및 증류장치
식품 제지 工業의 大용량 ENERGY 절약형 농축장치 Steam Power Plant(증기발전)의 Condenser 배압조절 피혁 수지공업의 대용량 溫水(Hot Water) 공업自動化 供給 장치(에너지 절약 12%, 다공파이푸분사) 비교
정폐수시설의 化工약품 混合 안전이동 장치
지하 250m~300m의 지하수 이동장치 등 광범위하게 응용 사용할 수 있다.
Motive Nozzle에서 분사된 Steam은 Nozzle을 음속으로 통과 하여 팽창후 초음속이 되어 Steam은 Velocity Energy가 되어 Diffuser의 Pressure Energy의 混合개스로 배출된다.
高眞空을 위해서 Series or Stages로 사용한다. EJECTOR에 일정상태의 Steam을 분사하였을시 抽氣量과 최저 吸入壓力 및 최고 방사압력과의 관계곡선을 Steam EJECTOR 성능곡선이 며 제 2도는 2Stages Steam EJECTOR 성능곡선이다.
상도에서 최저 吸入壓力은 방사壓力(Discharge Pressure)의 영향을 받지 않지만 Discharge Pressure을 최고로 한다면 Suction Pressure도 최저 吸入壓力보다 높게 된다. 다만 放射 壓이 吸入壓에 영향을 주는 것은 Diffuser 평행부에서 Steam 은 음속이하로 표시된다.
Vacuum Equipment로써 사용되는 EJECTOR는 Diffuser Throat에서 음속 이상의 것에 한 한다. 그러므로 최저 吸入壓은 Steam量이 증가하면 상승하지만 분사증기의 영향은 적다. 또한 분사증기壓을 낮추어도 증기량은 거의 변화하지 않는다. 그러므 로 Steam Ejector는 Suction Pressure가 결정되고 Steam량 은 Diffuser Throat 따라 결정되기 때문에 한번 제작된 Ejector는 변경이 어렵다. 또한 Booster의 경우 증기압을 낮게 설계하여 Steam량을 줄이는 方法이 利用되고 있다. 이때 반드 시 Steam의 역류를 방지되도록 설계되어야 한다.
4. STEAM EJECTOR의 利用장치와 설계계산
4-1. Steam Ejector의 구동흡입의 특성
眞空發生장치 中에서 가장 광범위하게 사용되고 있으며 진공裝 置의 급속한 發展으로 ENERGY 節約面에서 단연 우위를 차지 하고 있으며, 특히 Steram은 응축성 기체로써 배기문제와 구조 설계가 용이한 점등이 있어 진공장치에 편리하나 Steam을 Londensering하는데는 반드시 냉각수를 필요로 한다.
다은 제 1도는 Steam Ejecter 구조를 간단하게 구분하면
VACUUM CAPACITIES
at one inch Hg abs. auction pressure
AVERAGE STEAM CONSUMPTION-LB PER HOUR AT 116 PSIG
Maximum Steam Cond- ensed Pounds Per Hour
CFM-70℉ Free Dry Air Serving Turbines Serving Engines Up to 25,000
25,001 to 50,000 50,001 to 100,000 100,001 to 250,000 250,001 to 500,000 500,001 and Up
3.0 4.0 5.0 7.5 10.0 12.5
6.0 8.0 10.0 15.0
……
……
FROM : Standardes for Steam Surface Condensers, Standards of Heat Exchange Institute.
a : Motive Steam Inlet b : Steam 분사 노즐 c : Suction Fluid Inlet d : Suction Chammber
e : Diffuser Throat f : Mixed Fluid OutLet
⊙ Vacuum Capacites와 Steam Consumption
Weight mixture lb/hr
Suction pressure-in hg abs 0.5
stage3 3 stage stage2 2
stage 2 stage 2
stage 2 stage 2
stage 1 stage 1
stage 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 6.0
% net dry air by
weight 10 10 10 10
100 70 40 10
73 59 45 24
99 84 68 45
59 47 33 16
70 60 47 28
58 49 38 21
50 42 32 17
42 35 26 14
38 31 23 12
58 63 68 74
36 39 51 42
400 300 200 100
10 20 30 40 50 60 70
0 0
Pressutre abs in Hgmm 최저흡입 압력 (mmHg abs)
P0 -
8kg/cmg(D/do) = 25
P0 - 8kg/cmg(D/do) = 50
P0 - 8kg/cmg(D/do) = 50
P0 -
8kg/cmg(D/do) = 25 구동증기カP
0 - 4kg/cmg 단면적내적비(D/do) = 50 구동증기カP
0 - 8kg/cmg 단면적내적비(D/do) = 50 Steam Consumption (추기량)
최저방사 압력 (mmHg abs)
2
2
2
2
2 2
5. 경제적인 Steam Ejector
증기압이 낮을수록 증기소모량이 많게 된다.
실제 Steam Ejector 장치에서 분사압 1.7kg/㎠G Suction Pressure 45mmHgabs(TORR)의 2단 Steam Ejector을 경제 적인 운전이 가능하나 제1단에서 Steam 소모량을 줄여 안전성 능 조절하고 증기압을 낮게 설계하는게 보통이지만 포화증기의 Drain이 混合되지 않도록 설계해야 한다.
흡입공기의 경우 100℃ 상승할 경우 6% 감소하며 흡입기체 분 자량 M은 증기량에 비해 M로 비례한다.
√
9. Steam Ejector 運轉方法
Steam Ejector는 극히 단순하지만 조심성있게 조작해야 한다.
始動時 Ejector의 吸入壓이 높기때문에 순서를 반드시 지 켜야한다. 정지할 때는 제1단 Ejector 즉 吸入壓이 더욱 낮기때 문에 정지해나가야 됨.
예를 들면 3TStage Steam Ejector일 경우 시동순서 제1단 제2단의 Condenser에 냉각수를 급수한다.
제3단 Ejector를 Start 한다.
제2단 Ejector를 Start 한다.
제1단 Ejector를 Start 한다.
반대로 운전정지 순서
제1단 Ejector의 Steam Valve를 Close한다.
제2단 Ejector의 Steam Valve를 Close한다.
제3단 Steam Valve를 Close하고 제1단과 2단 Condenser 送水 중단한다.
10. 性能試驗
증기 Ejector의 性能試驗은 소정의 負荷를 걸어 실제로 性能을 Cheking해야 하는데 一般的으로 MAKER에서 하지 않고 사용 현장에서 실시한다. 실시방법은 K.S 규정과 JIS에 준하여 실시 한다. 또한 Maker에서 性能試驗할 경우 실시비용이 추가 견적 서에 포함된다.
예를 들면 Steam Ejector로 Vacuum Equipment에 利用코져 할때 Design Basic
Motive Steam Pressure P1= 10Kg/㎠abs 179℃
Suction Pressure 150TORR Air at 35℃
Discharge Pressure 400TORR
Steam Consumption과 Ejectior의 Dimension?
∴G1= G2/u = 40/0.38 = 105KG/HR
Dimension : Joong-Woon Ejector Basic 기준함.
11. 특수용도의 Steam Ejector
저압의 Steam을 승압할 경우 - ENERGY 절약면에서 대기중 에 버려진 저압의 Steam을 재상하여 사용한다.
일반 발전용 Boiler에서 Boiler 발생증기압을 높이는 것은 전 력 發生에 有利하지만 그보다 Exhaues Steam의 壓力을 낮추 는 것은 더욱 에너지를 절감한다. 이때 배출되는 Low Pressure Steam을 再 生 하 는 데 는 기 계 적 인 방 법 은 M.V.R(Mechanical Vapor Recompressor)로 재壓縮하여 사 용할수 있지만(工程用) 소량일 경우는 Steam Ejector로 高壓의 Steam을 Mixing하여 재상하여 工程에서 사용할 수 있다. 다음 표는 高低 Steam의 混合比에 의해 배출되는 Steam을 조견한 것임.
6. Steam Ejector의 선정
Steam Ejector의 단수와 관련 Suction Pressure에 따라 단수 가 결정되지만 현재 6Stages에 0.75~5 TORR(abs)까지 제작 이 가능하다. 제1단 Ejector는 Discharge Pressure가 대기압 이상은 Surface Condenser을 필요로하지 않지만 소음등 포화 증기가 공해가 될 경우 After Condenser를 설치해야 한다. 제 2단에서는 Condenser 설치, 제3단은 Booster Ejector을 사용 한다. 4단 Ejector 이상은 Booster을 사용할 경우 Condenser 를 설치하지 않는다.
7. Steam Ejector 제작용 材質
주철(Casting Iron) Forged Casting Steel Stainless Steel Carbon Ceramic Teflon
8. Steam Ejector 利用 장치중 냉각수 消費量
G1: Cooling Water Weight Kg/HR Ts : Saturated Temperature Steam ℃ Tw : Water Temperature ℃
ta : Degrees of Approach to Ts ℃
※ In Counterflow Barometoric Condenser ta is taken as 2.5℃
G1 =
277(Ts-Tw-ta) θ
10 15 20 25
Steam Jet Ejectors
Hydrogen Carbon monoxide Oxygen
Methane Ethylene Nitrogen Ammonia Carbon dioxide Steam(water vapon) Sulphur dioxide Air
H2
CO O2
CH4
C2H4
N2
NH CO2
H2O SO2
For-mula Approz molweight
Gasconstant R 2 28 32 16 28 28 17 44 18 64 29
772 55.1 48.3 96.5 55.1 55.1 90.8 35.1 85.5 24.1 53.3
12. Steam Ejector로 경제적인 混合比
THERMO Compressing Ration BY THERMO Compressor ECONOMY
吸入比(REPRESENTS THE VARIATION of THE RECIPROCAL of the ENTRAINMET)
Desing Basis=O1/O2= 2(O1=6000Kg/M, O2=2000Kg/M P1= 8Kg/㎠G, P2= 15Kg/㎠G, P3= 3Kg/㎠G
O3= O1+ O2 = 8000Kg/HR
13. Steam Mixing Ejector의 混合 性能曲線
다음 설계도는 파열증기(Super Heated Steam)을 포화증기 (Saturated steam)로 Steam Ejector을 사용하여 壓力을 down하는 예임(과열증기 50M/T/HR at 180℃ → 150℃)
14. Steam Ejector 응용한 ENERGY
SAVING형 농축관
이상과 같은 방법은 溫水를 사용하는 工程에서 Steam Ejector 를 응용하면 다음과 같은 이점이 있음
함마링에 의한 소음공해로부터 피할 수 있다.
Pipe에 구멍 뚫어 사용하는 원시적인 방법보다 12% Steam 을 절약할 수 있다.
溫水량을 소용량에서 200M/T/HR 99℃까지 자유로이 설계 할 수 있다.
전체 溫水 供給 裝置을 完全 自動化가 용이하다.
설치장소가 실내외를 구분하지 않는다.
간접열교환의 응축회수 장치가 필요없다.
16. Steam Ejector을 응용한 汚水 Pump
지하 폐수핏트의 저장액을 쉽게 배수처리할 수 있으며 특히 지 하에 부식성 유체일 경우는 쉽게 내식성 Steam Ejector로 대치 하여 설계할 수 있다. 흡상고기준 2mH로 가정하면 Steam Pressure 5Kg/C㎡ G일때 배수량 1㎥/HR 당 Steam Consumption 12~15kg/H가 소요된다. 이와같은 방법을 응용 하여 간접열교환기의 Steam 응축수를 회수할 시는 Steam Ejector로 응축수를 회수하여 열교환기의 응축수가 적체하여 열교환 能力이 감소하는 것을 방지할 수 있다.(中元 고유모델로 특허출원중에 있음)
17. WATER EJECTOR(水 에젝터)
眞空發生設置中에서 WATER EJECTOR도 Steam Ejector에 버금가는 比重을 차지하고 있으며 고, 저를 가리지 않고 사용범 위가 넓고 조작이 아주 간편하다. 이는 Motive Fluid가 WATER(水)로서 水壓이 2.5Kg/㎠~6Kg/㎠이면 가능하다.
Motive Water을 계속 순환하여 사용해도 흡입개스가 溫度 上 昇 要因이 없다면 진공도 전혀 무관하나 온도가 10℃ 경우 10TORR, 35℃로써 40℃이상 순환수 온도가 높아질 경우 재증 발 현상으로 냉각탑을 설치해야 한다.
15. Steam Ejector을 利用한 Process
Steam Hammering 없는 溫水를 대용량을 생산할 경우 예를 든 것임. (中元특허(실용신안) 등록 4975)
18. 부식성 화공약품의 混合 이동은
반드시 내식성 정량 Pump를 사용해야 하지만 비용이 고가이고 보수 유지비가 높기때문에 간단한 ENERGY 절약형 WATER MIXING EJECTOR을 사용하면 간편하다.
(H2SO4, HC1, NaOH, NaC1)용액 정량 회석용 어젝터
19. GAS 吸入用 Multi-Ejector (다중 에젝터)
대용량의 응축성(Condensahle) GAS와 비응축성 GAS을 배출 하는 기능을 갖인 것으로 진공도 얕고 배출량이 많은 것을 필요 로 하는 진공발생장치이다. 예를 1000~600N㎥/HR의 응축성 GAS와 공해물질이 포함된 공해 GAS을 WATER EJECTOR의 원리로 작동하는 WATER EJECTOR이다.
SUS316, SUS304, WATER MIXING EJECTOR
Multi-Water Ejector 단면도
Rubber Lining, PVC, Teflon, Cabon, 세라믹, ENGINEERING Plastic 등 내산 재질 EJECTOR
Multi-Water Ejector 설치도
※ SIZE 크기는 3/4〃~10〃(20 ~250 ):제작 경험
※ SIZE 크기는 (15 ~250 ):제작 경험
(DETAIL Dimension은 Joong-Woon Co. 고유 Model 의함)
일반적으로 GAS Scrubber는 Raschring Ring을 충전탑에 살 수方法에 의해 유해성분을 줄이는 흡수탑과 병행하여 소, 대용 량 구별없이 Multi-Jet Water Ejector을 사용한다.
예를 들면 H2S 개스 상온수에 잘 용해되지 않기때문에 강알카 리성 용액(PH12 정도 NaOH Solution at 60℃)으로 有害 GAS을 청정할 수 있다.
20. 有害 GAS 속에 유해물질을·除去用 Scrubber TYPE WATER EJECTOR.
교반효과를 방법따라 강약을 조절할 수 있는 Agitatorless (교 반기 없는) 혼합 교반방법중에 아주 서서히 장시간 동안 적은 동 력으로 化工약품을 混合하면서 교반하는 Gentle Ejector이다.
21. Gentle Mixing Water Ejector (젠틀믹싱
에젝터)
Motive Capacities of Tank Mixing Eductors, gpm
IN TANK MIXING EJECTOR
22. Air Ejector(空氣 에젝터)
Motive Fluid(구 동 유 체 )을 Steam과 WATER 대 신 Compressing Air로 사용하는 것을 Air Ejector이다.
Steam Ejector 아주 흡사하며(그림 참조)
小量의 高壓의 氣體을 噴出하여 大量의 저압의 氣體을 수송하거 나 排出하는 Ejector로써 그 용도는 다양하다.
大型 pump의 Air Priming용(겨울철 동파방지) Pump의 有效 吸入課程을 높여준다.
公害 GAS의 Dilution Exhaust(희석배출)할 때 사용한다.
IN TANK GENTLE EDUCTOR Size.in
<mm> 10 (0.69)
20 (1.4)
30 (2.1)
50 (8.4)
60 (4.1)
80 (5.5)
100 (6.9) 40
(2.8)
Pressure Difference, inlet to tank, lb/in2(bar)gage
8(12.7) 8(19.1) 1(25.4) 18(81.8) 18(88.1) 2(50.8) 3(76.2) 4(102) 5(127) 6(152)
3.5 10.0 14.2 22.0 31.5 56.0 126.0 224.0 850.0 494.0
5.0 14.5 20.2 31.0 45.0 80.0 180.0 820.0 500.0 720.0
6.0 17.5 25.0 37.5 54.0 96.0 216.0 884.0 600.0 864.0
7.0 20.0 28.0 44.0 68.0 112.0 252.0 448.0 700.0 1008.0
8.0 23.0 30.0 50.0 72.0 128.0 288.0 512.0 800.0 1152.0
8.5 24.5 84.5 58.0 76.5 186.0 803.0 544.0 850.0 1224.0
10.0 29.0 40.0 62.5 90.0 160.0 360.0 640.0 1000.0 1440.0
11.0 82.0 44.5 69.0 99.0 176.0 696.0 704.6 1100.0 1564.0
GENTLE EDUCTOR
23. 그외에 Jet Pump
Pneumatic 수송용 Air. Water Ejector와 지하 300m 정도 있 는 지하수송용 Jet Ejector도 있다.
A water Consumption of Water-Jet Exhaustes(Joon-Woon Co)
Approximate water consumption, gpm Size, in
25 2.6 4.6 6.2 20 28 46 66
½
¾ 1 1½
2 2½
3
35 2.9 5.3 6.8 23 31 51 73
65 3.4 6.4 8.1 27 36 60 86
90 3.8 7.4 9 30 41 67 96
100 4.2 8.3 10 32 45 73 106 Water pressure, Ib/in2gage
SUCTION CAPACITY DATA CONVERSIONS
Throughout this bulletin, performance data for models GL, FL, GH, LM and ELL are expressed in terms of Standard Cubic Feet per Minute(SCFM).
Performance data for models U, L and 2NC are expressed in Pounds per Hour(Ibs./hr.). Application data, however, may be available in one or the other form, or in Actual Cubic Feet per Minute (ACFM). Conversion from one term to another may involve Specific Volume calculations. An explanation of Specific Volume and several possible performance data conversions follows.
Specific Volume
The Specific Volume of a gas is the volume occupied by one pound of the gas at a given temperature and pressure. For example, the Specific Volume of air(Vair) at 70。F and at atmospheric pressure is 13.35 cubic feet per pound.
Specific Voulme of air at other pressures - Multiply 13.35 ft.
3/Ibs. by the ratio of absoulte pressures (atmospheric pressure divided by pressure desired). Example:
Specific Volume of a gas other than air (estimated) - multiply 13.35 ft.3/Ibs. by the ratio of molecular weights (molecular weight of air divided by molecular weight of gas). Example :
Specific Volume of a gas at other pressures - multiply the Specific Volume of the gas by the ration of absolute pressures (atmospheric pressure divided by desired pressure). Example :
Vair at 5〃HG. ABS. = 13.35 × 29.92
5.0 = 79.89 ft. 3/Ibs.
Vchlorine at 5〃HG. ABS. = 29.92 5.0
Vchlorine at atmospheric
5.45 ft. 3/Ibs.
28.97 70.91 pressure = 13.35 × =
5.45 × = 32.64 ft. 3/Ibs.
Effect of temperature on Specific Volume - Multiply the Specific Volume by the ratio of absolute temperature (desired temperature divided by ambient temperature). Example :
Performance data conversions.
SCFM to Ibs.Ihr. - multiply SCFM by 60 mimutes and divide by the Specific Volume of the gas at atmospheric pressure.
Example :
ACFM to SCFM - multiply ACFM by the ration of absolute pressures (actual pressure divided by atmospheric pressure).
Example :
Lbs. lhr. to SCFM - multiply lbs./hr. by the Specific Volume of the gas at atmospheric pressure and divide by 60 minutes.
Example :
Vchlorine at 5〃HG. ABS. and 400℉ = 32.64 × (460 + 400)
(460 + 70) = 52.96 ft. 3/Ibs.
1101 Ibs/hr. of chlorine = 1101 × Unit conversions
1 kPa = 0145 PSIG
= 0.335 ft water (20℃)
= 0.295 in Hg (20℃) 1` cm = 0.394 in
1 / = 0.035 ft3
1m3/s = 2119 SCFm 1 // s = 15.850 GPM 1kg = 2.205 lb
℃ = (℉·32) ÷ 1.8
100 SCFM of chlorine = 100 × 60 = 1101 Ibs./hr 5.45
599 ACFM of chlorine at 5〃HG. ABS. = 599 ×
= 100 SCFM 5.0
32.64
= 100 SCFM 5.45
30
