열및물질전달 설계 - 해수를 이용한 열교환기 및 담수화

소개

요약

3면이 바다인 우리나라의 경우 해수는 물의 양에 있어서 절대 다수를 차지하고 있으나 산업용수나 생활용수로 이용하기에는 염도가 너무 높아 사용하지 못하는 실정이다. 따라서 생활용수, 산업용수로 사용하기 위해서는 해수를 담수화 시킬 필요가 있다고 생각했다. 열교환기의 원리를 이용해 장점이 많은 해수를 이용해 삼투압법으로 담수화 시키는 방식으로 설계방향을 잡았다. 설계는 해수가 유입되면 정삼투를 적용한 삼투압 장치에 의해 점점 농도가 낮아지게 되며 낮아진 해수를 열교환기에 투입시켜 해수의 열을 회수하여 펌프에 동력을 가해줄 수 있다. 이렇게 얻은 담수는 우리가 필요한 생활용수나 산업용수로 쓰이는 방식으로 설계했다.
보통 해수를 담수화하는 에너지가 많이 소모되고, 비용이 비싼 역삼투압을 사용 하지만 우리는 삼투압법으로 해수를 담수화하고 그 열을 설계한 열교환기로 회수하여 동력을 생산, 동력 비를 절감하는 쪽으로 설계하는 것을 중점으로 두었다.

목차

1. 서론
1) 기존 기술에 대한 국내외 현황 및 문제점
2) 설계의 필요성 및 목적

2. 본론
1) 설계문제정의
2) 설계내용 및 설계 문제 해결 방법
3) 방법 제시
4) 전체 공정도 및 계산과정
5) 경제성 평가

3. 결론

4. 참고문헌

5. 부록 - 회의록

본문내용

1.서론
1)기존 기술에 대한 국내외 현황 및 문제점
(1) #역삼투압법
서로 다른 농도의 용액이 반투막을 사이에 두고 분리되어 있다면, 물은 농도의 평형을 유지하기 위하여 반투막을 통과한다. 즉, 저농도의 물이 고농도 쪽으로 이동하고 이때 상대적으로 고농도에 많은 물량이 생성되어 압력이 발생하는데 이를 삼투압이라 한다. 역삼투란 이러한 삼투현상을 인위적인 압력을 가하여 역으로 진행시켜 고농도의 물분자를 도리어 저농도의 지역으로 이동시킴으로 순수한 물만을 생성하게 되는 것을 말한다. 증발법에 비해 비용과 에너지 소모가 적고, 온도제한이 없어서 해수담수화 기술 부분 중 매년 15% 이상씩 급격히 성장하고 있다.[4]

#증발법
증발법은 해수를 증발시켰을 때, 용매인 물은 증발하고, 용질인 소금은 잔류하는 성질을 이용하여 해수에서 담수를 분리하는 방법이다. 증발법에는 증발 방법과 증기 재활용 방법에 따라 다단 플래쉬법, 다중 효용법, 증기압축법 등으로 나누어진다. 다단 플래쉬법은 대용량 담수화장치에 가장 널리 사용되는 담수화기술로 전세계 담수화 용량의 약 60% 정도를 차지하고 있다. 어떤 온도의 액체를 그 온도에 대응하는 포화증기압 이하로 급 감압하면 액체는 유지하고 있던 열을 증발잠열로 소비하게 되어 담수를 얻을 수 있다.
다중 효용법은 단순 증류기를 시리즈로 배열한 형태로 첫 번째 증발기 보일러에서 발생된 증기가 다음 효용 증발기의 가열원으로 작용하고 냉각 응축되어 담수가 되는 것을 반복하여 담수를 얻는 방법이다.[2]

#전기투석법
양이온 또는 음이온을 선택적으로 통과시키는 막을 이용하여 용액 중에 양이온만을 투과하는 음이온 막과 음이온만을 투과하는 양이온 막을 교대로 배치하여 전압을 걸어 이온 교환막을 통과하여 순수한 담수만 남게 되는 원리를 이용하는 방법이다.[3]

(2) 국내 현황
고도 물 처리 산업의 발전은 물 관련 플랜트, 화학, 소재 산업 등 관련 산업에 당한 파급효과가 예상되며, 특히 최근 IT, BT, NT 등 연관기술 발달에 따른 하이테크 산업화 진행으로 새로운 고부가가치 창출도 가능하다.

참고자료

· H.Y. Ng; T.Y. Cath, A.E. Childress, M. Elimelech, 정삼투(Forward Osmosis) 기술
· http://blog.naver.com/cleanwater75?Redirect=Log&logNo=90033859432
· http://cafe.naver.com/cetech2003.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farti cleid=43613&
· http://assess.tistory.com/65
· “ÿ물산업 육성방안에 관한 연구” 환경부 (2005)
· Robert Perry, perry's chemical engineer handbook. McGraw-Hill
· 단위조작학습 , 교재편찬회, 학연사,2009 ,p.60~70
· 열교환기 이론과 설계, 민의동, 영풍문고,1994,p.321~390
· 열전달, J,P holman, 텍스트북스,2010,p.194~207
· An introduction to mass and heat transfer,Stanley Niddleman,범한 서적, 최창균 윤도영 안동준 김민찬 신치범 (공역)