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스팀 트랩 기능과 작동
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응축수와 공기의 제거
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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.
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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
동
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. -
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. -
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.