소개
필자, 제하공제는 지난 10년간 공정설계(Process Engineering) 지식을 쌓아왔습니다.
다양한 O&G(Oil and Gas) 산업에서 공정설계 전문가로 일해왔고, 현재는 공정모사 Simulation을 위한 강의 및 기술 컨설팅을 진행하고 있습니다.
수업 목적
본 수업의 목적은 공정 모사 프로그램 중 하나인 HYSYS를 사용하기 위한 화학공학 기초 이론 과정입니다.
아스펜테크(Aspentech) 사가 공급하는 HYSYS는 전 세계적으로 가장 신뢰도 있는 공정모사 소프트웨어이며, 수학 이론에 근거하여 해당 공정시스템을 열역학 모델로 구축하고 이를 컴퓨터 하드웨어를 이용하여 장비의 사양이나 실제 공정 운전 시 발생 가능한 Scenario 결과 등을 예측 및 검토하는 데 사용합니다.
공정설계에 활용되는 여러 공정모사 소프트웨어는 발주처의 선호도, Availability, Exisitng Simulation 및 엔지니어의 선호도 등에 따라 결정되는데, 실제로 HYSYS는 전 세계적으로 가장 많은 발주처의 신뢰를 받고 있는 제품입니다.
이러한 HYSYS 실습과 적용을 위해, 복잡한 HYSYS 계산 절차를 열역학 기본 수학 이론에 근거하여 이해하고 결과값을 해석할 수 있는 ‘공정 해석 기초 이론 편'이라고 생각하면 좋겠습니다.
크게 두 Module로 구성되어 있습니다.
- Module 01 : ‘열역학 기본 이해’로 공정 해석을 위한 열역학 기본 수학 이론을 이해할 수 있습니다.
- Module 02 : ‘흐름 공정 내 열역학 이해’로 흐름 공정을 구성하는 각 장비들의 열 및 물질 수지(Heat & Material Balance)를 이해하고, 입/출력 값의 열역학 상관관계를 계산할 수 있도록 합니다.
위 두 가지 Module을 완료한 후 여러분의 의견과 응원을 살펴본 후, HYSYS 실무 실습에 대한 수업을 이어 갈지 결정하고자 합니다. 많은 질문과 응원에 힘입어 실무 실습수업이 이어진다면, 간단히 아래와 같은 내용을 다룰 예정입니다.
- Module 01의 열역학 개념과 Module 02를 통해 배운 공정 구성 장치들 (열교환기, 펌프, 압축기 등)을 활용하여 다양한 종류의 공정모사를 수행하고, 해당 공정의 열 및 물질 수지(HMB, Heat and Material Balance)를 계산할 수 있는 HYSYS 실무과정입니다.
- 공정예시 : 액화공정, Gas Plant, Acid Gas Removal, Distillation Column, Absorption, adsorption, FGSS(Fuel Gas Supply System) 등.
본 과정을 통해 HYSYS를 활용한 공정모사 실무수업에 앞서 공정 설계의 토대가 되는 열역학 기본 수학 이론을 정리하고, 비 전공자도 공정 분석 및 설계 능력을 향상할 수 있도록 꾸준하게 연재해보도록 하겠습니다.
목차
1 Module 01 열역학의 기본 이론 이해
1.1 열 및 물질 수지 (Heat & Material Balance)
1.2 연속방정식의 이해 (질량 보존 법칙)
1.3 열역학 0법칙, 1법칙
1.3.1 열역학 0법칙
1.3.2 열역학 1법칙 & 내부에너지(U)
1.4 엔탈피(H)와 열용량(Heat Capacity)
1.4.1 엔탈피(H) 1.4.2 열용량(Heat Capacity)
1.5 순수 유체의 부피 특성
1.5.1 상태방정식 (Equation of State, EOS)
1.5.2 PV선도
1.5.3 이상기체 공정계산 방정식
1.6 열 효과 (Heat Effect)
1.6.1 현열(Sensible Heat)
1.6.2 잠열(latent Heat)
1.7 열역학 2법칙, 엔트로피(S)
2 Module 02 흐름 공정 내 열역학의 이해
2.1 Flow through Process Equipment
2.1.1 엔탈피(H) 변화와 온도(T) 압력(P) 관계
2.1.2 엔트로피(S) 변화와 온도(T) 압력(P) 관계
2.2 에너지 평형 (Energy Balance)
2.3 열 교환기 (Heat Exchanger)
2.4 압축기(Compressor)
2.5 팽창기(Expander)
2.6 펌프(Pump)
2.7 밸브(Valve)
댓글