개념 한 쪽
증기 설비에는 응축수 관리와 잉여 증기 처리가 필수적이다. 응축수는 배관 내에 고이면 효율 저하와 수격을 초래하므로 이를 자동으로 배출하는 증기트랩이 필요하다. 또한 잉여 증기를 저장했다가 필요 시 방출해 부하 변동을 흡수하는 스팀 어큐뮬레이터(증기 축열기)와 과열기 분류 등 기본 개념을 이해해야 한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「응축수 회수 장치」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 증기트랩 기능 판별 | 1 | 응축수 배출·공기 배출·설치 위치 등 트랩의 기본 기능을 판별하는 문제 |
| 과열기 분류 확인 | 1 | 열가스 흐름 방향에 따라 과열기 유형을 고르는 문제 |
| 안전밸브 작동압력 기준 | 1 | 안전밸브가 2개 이상일 때 각각의 작동시험 기준 수치를 묻는 문제 |
증기 축열기(스팀 어큐뮬레이터)는 사용처보다 높은 압력과 온도를 갖는 포화수를 용기 내부에 비축해 두었다가 부하가 급증할 때 플래시 증발로 증기를 공급하여 부하 변동을 흡수하는 장치한다. 축열기는 증기를 물속에 분사해 저장하고 필요 시 다시 증기를 내보내 부하를 평탄화하므로 보일러의 급격한 압력변동을 완화한다.
축열기의 내부 구성에는 증기를 물속에 분사하는 증기 분사노즐, 저장액 내에 증기를 고르게 분배하는 증기 분배관, 저장수의 온도와 혼합을 유지하는 순환동(순환펌프) 등이 포함된다. 트레이(tray)는 증류탑·흡수탑의 기액 접촉용 부재로 축열기의 구성부품은 아니므로 구별해야 한다.
증기트랩은 증기가 식어 배관 내에 생긴 응축수와 함께 유입되는 공기를 자동으로 배출하고 응축수만 환수관으로 보내는 장치다. 트랩은 배관의 최하부에 설치해 응축수를 원활히 빼내야 하며, 구비조건으로는 마찰저항이 작을 것, 내구성이 클 것, 공기를 배출할 수 있는 구조일 것을 요구한다.
증기 과열기 분류는 열가스의 흐름 방향에 따라 정리한다. 증기와 열가스가 같은 방향이면 병류형, 반대 방향이면 향류형, 두 흐름이 혼합되면 혼류형이라 부른다. 직류형은 보일러의 순환 방식과 관련된 용어로 과열기 분류에는 해당하지 않는다.
안전밸브가 2개 이상 설치된 보일러에서는 동시 개방을 방지하기 위해 작동압력을 차등 설정해야 한다. 하나는 최고사용압력(1.0배) 이하에서 작동하도록 하고, 나머지는 1.03배 이하에서 작동하도록 설정한다. 이 차등 조정은 안전성과 운전 손실을 함께 고려한 기준이다.
과열증기는 포화증기에서 수분을 제거해 사용 시 열전달 효율을 높이고 배관에서의 마찰저항을 줄이며 수격현상(워터해머)을 방지하는 장점이 있다. 다만 높은 온도로 인한 고온부식 등의 문제는 발생할 수 있으므로 그 점을 유의해야 한다.
예1: 문제에서 "사용처보다 높은 압력과 온도를 가진 포화수를 용기 안에 보관해두고 필요 시 증기를 만들어 사용처의 부하를 흡수하는 장치"와 같은 문구가 보이면 정답으로 스팀 어큐뮬레이터(증기 축열기)를 선택한다. 이 표현은 축열기의 정의와 일치하므로 다른 저장 탱크나 기기와 구별할 수 있다.
예2: 증기 흐름을 급격히 방향 전환시키는 파형 강판을 여러 장 겹쳐 만든 기수분리기 형식을 묻는 문제는 스크러버형을 고른다. 파형 강판 복수 사용은 스크러버형의 특징이므로 배플형·사이클론형 등과 구별해 소거한다.
예3: 안전밸브가 2개 이상일 때의 작동시험 기준을 묻는 문제는 하나를 최고사용압력(1.0배) 이하, 다른 하나를 1.03배 이하로 설정하는 보기를 선택한다. 같은 압력으로 설정하면 동시 개방 위험이 있고 지나치게 낮게 설정하면 운전 중 증기 손실이 발생한다는 논리로 판단한다.
증기난방 배관용으로 쓰이는 증기트랩에 관한 설명으로 옳은 것은?
정답 ③ · 문제는 증기난방 배관에서 증기트랩의 기능과 설치 목적을 묻고 있다. 증기트랩은 증기를 차단하고 발생한 응축수와 공기를 자동으로 배출하여 환수관으로 보내는 장치로, 방열기나 증기관 내부의 응축수를 환수관으로 배출하는 기능을 수행한다.
증기트랩은 증기는 차단하고 응축수(드레인)와 공기를 자동 배출해 환수관으로 보내는 장치다.
증기과열기의 종류를 열가스의 흐름 방향에 따라 분류할 때 해당되지 않는 것은?
정답 ② · 증기 과열기 내부에서 증기와 열가스(연소가스)의 흐름 방향에 따라 분류할 때, 두 유체가 같은 방향으로 흐르면 병류형, 반대 방향이면 향류형, 서로 교차하거나 복합적으로 흐르면 혼류형으로 분류합니다. 직류형은 증기 보일러의 순환 방식(자연순환, 강제순환, 직류)을 지칭하는 용어이지, 열가스 흐름 방향에 따른 과열기 분류 용어가 아닙니다.
과열기는 열가스 흐름에 따라 병류형·향류형·혼류형으로 나누고, 직류형은 보일러 순환 방식이다.
에너지이용 합리화법에 따라 증기보일러에 설치되는 안전밸브가 2개 이상인 경우 각각의 작동시험 기준은?
정답 ④ · 에너지이용 합리화법에 따라 증기보일러에 안전밸브를 2개 이상 설치할 경우, 안전밸브가 동시에 작동하는 것을 방지하고 안전성을 확보하기 위해 작동 압력을 차등 두어야 합니다. 하나는 최고사용압력 이하에서 작동하고, 나머지 하나는 최고사용압력의 1.03배 이하에서 작동하도록 설정하여야 합니다.
안전밸브 2개 이상은 동시작동 방지를 위해 하나는 최고사용압력 이하, 나머지는 1.03배 이하로 차등 작동시킨다.
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