| 초록 |
지난 20여년간 열교환망 합성 분야에는 눈부신 발전이 있었다. 이는 열회수 핀치의 도입(Umeda et al, 1978)과 계의 분할에 의한 최소 에너지 소비량, 최소 열교환기 수, 그리고 최소 열교환 면적들에 미치는 영향을 인식(Linnhoff and Flower, 1978) 함에 따른 결과라고 할 수 있다. 그러나 열교환망 합성에 관련된 문제는 하나의 통수를 가지는 역방향 열교환, 하나의 최소 허용 접근 온도, 그리고 하나의 비용 산출식만을 가지는 단순화된 것일지라도 쉽게 풀기에는 아직도 고려해야 할 사향이 너무도 많은 복잡한 문제이다. 핀치 설계 방법에서 사용되는 변수들 중 가장 기본적이면서 중요한 것이 최소 허용 접근 온도인데, 이는 최소 허용 접근 온도가 핀치 점의 위치를 정하는 동시에 열 회수의 정도를 결정하기 때문이다. 따라서 핀치 설계 방법을 이용하여 열교환망 합성 문제를 해결할때, 열교환망 합성을 시작하기 이전에 다양한 최소 허용 접근 온도에 대한 유틸리티 비용, 열교환기 설치 비용, 연간 전체 비용을 계산하는 Supertargeting (Linnhoff and Ahmad, 1990a)을 수행하여 적정한 하나의 최소 허용 접근 온도를 결정하고, 정해진 하나의 적정 최소 허용 접근 온도에 대하여 CP 법칙(Linnhoff and Hindmarsh, 1983; Linnhoff and Vredeveld, 1984), Driving force plot(Linnhoff and Hindmarsh, 1983; Linnhoff and Vredeveld, 1984), 그리고 Remaining Problem Analysis(Rev and Fonyo, 1986)등을 이용하여 수직 열전달이 이루어지는 열교환망을 합성하여 Supertargeting에서 얻은 최소 열교환 면적을 지니도록 한다. 이와 같은 하나의 최소 허용 접근 온도를 사용하는 접근 방법은 여러 해 동안 잘 사용되어왔고, Townsend and Linnhoff는 흐름의 열전달 계수간의 차이가 있더라도 열교환 면적에 미치는 영향은 그리 크지않다고 주장하였다. 그러나 흐름들의 열전달 계수간의 차이가 아주 큰 계의 경우는 흐름의 종류에 따라 그 흐름의 열전달 계수를 반영하는 다른 최소 허용 접근 온도를 사용해야 한다(Fraser, 1989;Linnhoff and Ahmad,1990; Rev and Fonyo, 1991). 그러나 하나의 계에 여러 개의 최소 허용 접근 온도를 사용하면, 최소 허용 접근 온도를 변수로 하여 최적화를 수행하는 Supertargeting과정이 어렵게 된다. 이런 문제에 있어 최소 허용 접근 온도에 각 흐름의 열전달 계수를 반영 할 수 있는 "Diverse Pinch Concept"이라는 새로운 접근 방법이 제시 되었고(Rev and Fonyo, 1991), 본 연구에서는 Diverse Pinch Concept을 이용하여 Supertargeting을 수행할때 사용하는 열교환 면적 계산을 위한 새로운 식을 제안하였다.
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