증기 입문

  1. 스팀 트랩 기능과 작동

     
    1. 응축수와 공기의 제거

 

증기 시스템내는 증기가 응축해서 발생하는 응축수나 증기에 녹아서 운반되는 공기가 존재합니다.        
이러한 물질은 다음과 같은 문제 발생과 동시에 장치의 산화 부식의 원인이 되기 때문에 신속히 시스템 밖으로 배출 시켜야 합니다.

 

 

  1. 열전도 효율 저하

    응축수나 공기는 열교환기의 전열면에 박막을 형성해서 열전도 효율을 저하시킵니다.    

     

    표2.1 물질의 열전도률 예    

    물질

    열전도율(W/mC)

    공기

    0.025

    응축수

    0.5

    스틸

    50

    400

     

    표 2.1은 공기, 응축수, 스틸 및 동의 대략적인 열전도률을 나타낸 것입니다.  이 수치가 클 수록 열전도성이 좋고, 반대로 작을 수록 나쁩니다. 동의 열전도률은 스틸의 8배나 되고  열교환기의 전열 플레이트가 동 혹은 스틸에 따라 열전도성은 상당히 달라지는데 공기나 응축수가 관계하면 현저히 수치가 떨어집니다.
    스틸 대비, 공기 열전도률은 1/2000, 응축수은  1/1000밖에 안 됩니다.  만일 응축수막이 0.1mm 형성되었다고 한다면, 스틸막이 10.0mm (0.1mm×100) 증가한 것이 되어, 공기막이 0.1mm 형성되었다고 하면, 스틸 두께가 200mm(0.1mm×2,000) 증가하게 됩니다.

    여기서 전열 플레이트 두께가 10.0mm라고 한다면 응축수막에 따라 열전도 효율은 50%로 저하되어  공기막은 약 5%까지 저하되게 됩니다. 전열 플레이트가 동의 경우, 그 증가 두께가 응축수막에서 80mm   공기막에서는 1600mm로 터무니 없는 수치가 됩니다. 공기나 응축수가 얼마나 열전도율을 저하시키는지 알 수 있는 부분입니다.

  2. 가열 온도 저하


    공기 존재는 전열효율을 저하시킬뿐만 아니라, 가열 온도도 저하시킵니다. 이는 "돌턴의 법칙"으로 간단히 이해할 수 있습니다. 돌턴 법칙이라는 것은 2종류 이상의 기체가 혼재하는  기체의 압력은 각각의 기체가 단독으로 그 체적을 점유하고 있다고 했을 때 그러한 기체의 압력 합은 동등하다는 것입니다.  

    예를 들면, 압력 0.4MPa 증기에 0.1MPa의 공기가 혼입되어 있다고 생각하면, 증기 자체 압력은 0.3MPa이 됩니다. 이 경우 실제로는 0.4MPa의 포화온도 144℃로 가열하는 것이 아니라 , 0.3Mpa의 포화온도 134℃나 그 이하 온도에서 가열하는 것이 됩니다.  그러나 압력계는 어디까지나 0.4MPa로 표시되기 때문에 장치 사용자는 모르는 상태로 제품 품질 저하를 초래하게 됩니다.

  3. 워터 햄머

 

응축수가 시스템 내에 잔류하면, 운전 재개시에 '워터햄머'라고 불리는 파괴적인 현상이 일어날 가능성이 있습니다.  워터햄머라는 것은 고속 증기가 잔류 응축수과 함께 흘러서, 이것이 쌓이면 물덩어리가 되어 배관 커버부나 밸브 등 장착 비품에 충돌하는 현상입니다.  큰 충격음을 동반하거나, 경우에 따라서는 장착된 비품 등의 손상이나 파괴를 초래합니다.