기포점·이슬점 계산 (bubble point and dew point calculation)
쉽게 풀면
순수한 물은 1기압에서 100도에 끓지만, 여러 성분이 섞인 액체는 끓기 시작하는 온도와 완전히 증발하는 온도가 다릅니다. 액체를 데울 때 첫 기포가 나오는 지점이 기포점이고, 증기를 식힐 때 첫 액적이 맺히는 지점이 이슬점입니다. 이 두 점 사이가 기체와 액체가 공존하는 구간입니다.
왜 중요한가
증류탑의 탑정·탑저 온도, 플래시 드럼의 운전 조건, 저장 탱크의 안전 압력은 모두 기포점과 이슬점으로 결정됩니다. 특히 배관에서 액이 갑자기 기화하거나 반대로 응축되면 설비 손상이나 운전 불안정으로 이어지기 때문에, 운전점이 이 두 경계에서 얼마나 떨어져 있는지를 항상 확인합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
기포점 계산이 실제 운전 온도 설정의 근거가 된다는 사례입니다.
이슬점이 상변화를 피하기 위한 운전 여유를 정하는 기준으로 쓰인 경우입니다.
조금 더 깊게 보면
기포점 계산은 액상 조성이 주어졌을 때 기상 몰분율의 합이 1이 되는 온도 또는 압력을 찾는 문제이고, 이슬점 계산은 기상 조성이 주어졌을 때 액상 몰분율의 합이 1이 되는 조건을 찾는 문제입니다. 두 경우 모두 성분별 평형비 K를 활동도계수 모델이나 상태방정식으로 계산한 뒤 반복법으로 수렴시킵니다. 온도-조성 선도에서 기포점 곡선과 이슬점 곡선이 만나는 지점이 순수 성분이거나 공비점이며, 공비점에서는 두 곡선이 접해 단순 증류로 더 이상 분리되지 않습니다.
주의할 점
기포점과 이슬점은 조성이 정해진 혼합물의 성질이므로, 순수 성분의 끓는점처럼 물질마다 하나의 값으로 외워서는 안 됩니다. 플래시 계산이 주어진 조건에서 기액이 각각 얼마나 생기는지를 구하는 문제라면, 기포점·이슬점 계산은 액상 또는 기상 비율이 0인 경계 조건을 찾는 특수한 경우라는 점에서 다릅니다.