1. 증기의 기본

    

   1. 증기에 관한 용어

 

증기에 관한 공학분야에 있어서 포화 증기표 활용이 필수적입니다.
먼저 그 증기표에 사용되는 용어와 관련되는 몇가지 기본적인 용어에 대해 설명드리겠습니다.

 

 

• 압력(Pressure)

  단위 면적당 작용하는 힘을 압력이라고 합니다.

  압력의 SI 단위는 파스칼(Pa)이며, 1m2당 가해지는 힘이 1뉴턴일 때 1Pa로 정의합니다[1Pa=(1N/m2].
  파스칼은 이와 같이 작은 값이기 때문에 증기공학분야에서는 1Mp 혹은 1kPa이 자주 사용됩니다
  (본서에서는 이후 Mpa과의 관계에서 1MPa=10.197(kgf/cm2)가 됩니다.

   

  압력에는 그 기준(0MPa)을 완전 진공으로 두는 절대 압력(Absolute pressure)로 대기압에 두는 게이지 압력(Gauage pressure)이 있습니다. 
  절대압력과 게이지 압력의 관계는 다음의 식으로 나타낼 수 있습니다. 

   

  (게이지 압력) = (절대 압력) - (대기압)

   

  대기압에서 게이지 압력은 0Mpa, 절대압력은 0.10133MPa이 되어, 2가지 압력간에는 약0.1MPa 차이가 있습니다.이 2가지 압력 구별을 위해, 절대 압력에는  'a', 게이지 압력에는  'g'를 압력 단위 뒤에 붙이는 경우가 있습니다.

• 비용적(Specific volume), 비중량(Specific weig)

  1kg 증기가 차지하는 용적을 비용적(혹은 비체적)이라고 하며, m3/kg 단위로 표시합니다.
  비용적 값은 기본적으로 압력과 온도에 의해 결정됩니다. 압력이나 온도가 변화하면 비용적도 변하는데, 그 정도는 액체의 물에 비해 증기쪽이 훨씬 크게 됩니다.
  비중량(혹은 밀도)는 비용적의 역수로, 단위는 kg/m3입니다. 

• 포화온도(Saturated temperature)

  물에 열을 가하면 온도가 상승하는데 일정 온도에 도달하면, 온도는 더이상 상승하지 않고
  가해진 열은 모두 증발에 사용되어 동일 온도 증기가 생성됩니다. 이 때 온도를 '포화온도'라고 합니다.
  포화 온도는 압력과 일의적인 관계에 있으며, 압력이 높을(낮을) 수록 포화온도 역시 높아지게(낮아지게) 됩니다.

• 비엔탈피(Specific enthalpy)

  이 단어는 증기 혹은 물의 단위 질양당(1kg) 에너지양을 나타내는 단어로서 열역학 분야에서 자주 사용되는데특히 증기 공학분야에서는 다음의 열량을 나타내는 단어로서 이용되는 경우가 많으며, 증기 표에도 이러한 값이 기재되어 있습니다.

   

  ①물의 비엔탈피(h')

  물 1kg 을 0℃에서 현재 온도까지 올리는데는 필요한 열량을 의미하는 것으로 현열과 동의어입니다.
  0℃라는 익숙한 온도에서 엔탈피를 0(제로)으로 하고 있어서, 감각적으로 파악하기 쉬운 상대적 열량을 나타낸다고 할 수 있습니다.
  대기압하에서는 물은 100℃에서 비등하지만, 1kg 물은 0℃에서 100℃까지 상승시키기 위해서는 419kj의 열량이 필요합니다.
  물 비열 4.19kj/kg℃는 이 수치에서 계산된 것입니다.

   

  ②발열 비엔탈피(r)

  비등 온도에 있는 물1kg을 증기로 변화시키는데 필요한 열량입니다. 물/증기 혼합 상태에서 온도는 변화하지 않고, 모든 에너지는 물을 증기로 바꾸는데 사용됩니다. 증발열이나 기화열과 동의어입니다.

   

  ③포화증기 비엔탈피（h”）

  이것은 포화증기가 가지는 에너지로, 다음식과 같이 단순히 물의 엔탈피와 증발 엔탈피의 합을 나타냅니다.

   

  h”＝r＋h’

• 현열(Sensible heat)

  물질 온도를 변화시키는 열을 현열이라고 부릅니다. 현열을 흡수하면 온도가 상승하고 방출하면 온도가 내려갑니다.증기공학 분야에서는 많은 경우, 물(액체)가 보유하는 열량을 지칭합니다.

• 잠열(Latent heat)

  물질의 상을 변화시키는 열을 잠열이라고 합니다. 잠열 출입에 의해 온도는 변하지 않습니다.
  잠열은 다른 말로 융해열, 증발열(기화열), 액화열, 응고열 등으로 불리기도 하는데 
  증기 공학분야에서는 대부분 증발의 엔탈피를 지칭합니다

• 비열(Specific heat)

 

 

같은 열량을 가하더라도 온도 상승은 물질에 따라 상이합니다. 어떤 물질 1kg 온도를 1℃ 올리는데
필요한 열량을 그 물질의 비열이라고 하며, kj/kg℃ 단위로 표시합니다. 비열에는 물질 체적을
일정하게 유지하는 경우의 값(정적[定積]비열)과, 압력을 일정하게 유지하는 경우의 값(정압[定圧] 비열)이 있는데, 일반적으로 2값의 차이가 문제가
되는 것은, 그 물질이 기체일 경우입니다. 따라서 예를 들어 어떤 물의 비열은 '①물의 엔탈피'에서 서술한 것 처럼 단순히 4.09kj/kg℃으로 표시합니다.