증기 입문

  1. 스팀 트랩의 기능과 작동

     
    1. 스팀 트랩의 분류

스팀 트랩은 밸브의 기본적인 작동원리에 근거하여, 메커니컬 트랩, 써모 스태틱,
써모 다이나믹으로 분류됩니다.  또한 각 기본 작동원리를 구체화하는 방법에 따라
표2.2에 기재한 것처럼 몇가지 종류로 분류됩니다.    

 

표 2.2 스팀 트랩의 분류

 

분류 작동원리 주요 타입
메커니컬 트랩 증기와  응축수 비중 차이 ・버킷식
・플로트식
써모스태틱 증기와  응축수 온도 차이 ・온도조절식
・바이메탈식
・다이아프램식
・왁스식
써모다이나믹 증기와  응축수의 유속 차이 등
열역학/유체역학 특성 차이
・디스크식
・임펄스식
・오리피스식

 

  1. 메커니컬 트랩


    증기와  응축수의 비중 차이를 이용해서 플로트 부력으로 밸브를 작동시키는 스팀 트랩입니다.

     

    밀폐된 구형 플로트와 오픈형 플로트인 버킷을 이용하는 방법이 있으며  전자는 플로트식, 후자는 버킷식이라고 합니다.  버킷식에는 상향 버킷과 하향 버킷이 있는데 현재는 대부분이 하향 버킷식입니다.

     

    플로트식 트랩은  응축수 유입으로 플로트가 부유함으로써 밸브가 열리는 구조를 가지며,   버킷식 트랩은 응축수 유입으로 버킷이 침강함으로써 밸브가 열리는 구조를 가집니다.    

     

    플로트식 트랩은 플로트 부력을 레버를 매개로 밸브에 전달되는 구조를 가지는 것과(레버 플로트형)        
    레버 없이 플로트 자체가 동시에 밸브 역활을 하는 트랩(레버 프리)이 있습니다.

  2. 써모스태틱 트랩


    증기와  응축수의 온도차를 이용해서 온도 감지 캡슐의 팽창과 수축력으로 밸브를 작동시키는 스팀트랩입니다.  온도감지캡슐은 물과 알콜의 혼합액을 봉입한 금속제 캡슐과 바이메탈, 왁스 등으로 구성됩니다.   응축수은 발생 시점에서는 포화온도이지만, 이후 방열에 따라 온도가 저하됩니다.  응축수 온도가 포화온도에 대해 어느 정도 낮아졌을 때 밸브가 열리는지는 각 스팀 트랩 설계시에 정해지는데 온도감지 캡슐의 능력의 한계를 고려하면 포화 온도에 근접한 온도로 작동시키는 것은 곤란합니다.

    온도 조절 트랩은 미리 작동 온도를 자유롭게 설정할 수 있는 점이 다른 써모스태틱 트랩과 다른 점입니다.    

  3. 써모다이나믹 트랩    

 

 

증기와  응축수의 유속 차이로 발생하는 유체 역학적 특성과 열역학적 특성을 이용해서 밸브를 작동시키는 트랩입니다.  가장 대표저인 디스크식은 원반 형태의 금속판(디스크) 상측에 변압실이라고 불리는 공간을 마련해서 그 반대측인 디스크 하부면에서 유체 압력에 따라 조절 되는 구조입니다.  응축수이 배출되는 과정에서 변압실이  응축수의 일부와 플래시 증기로 가득차게 되어 발생하는 압력이 디스크 아랫면을      증기가 통과할 때 받는 압력에 의해 밸브가 닫히고, 변압실 증기가 응축해서 그 압력이 디스크 아랫면에 작동하는 압력보다 낮아지면 밸브가 열립니다.

 

이 디스크식 트랩은 가동부가 디스크 1장이라는 심플한 구조에 컴펙트와 장착 제한이 없으면서 저렴한 가격으로 인해  스팀 트랩중에서 가장 많이 사용되고 있습니다.        
그러나 개폐 타이밍이 온도와 날씨 영향을 많이 받는 점과 작동음이 크다는 단점이 있습니다. 또한         
밸브가 닫혀 있을 때 다소의 증기 손실를 동반하는 점이 에너지 절약 관점에서 마이너스 측면을 가집니다.

 

그 밖에 미세 증기를 항상 누설시켜 내부에 흐름을 만들어,  응축수 밀도에 의한 충력력으로 밸브를 열게하는  임펄스식이 있습니다.    

 

오리피스식은 편의상 스팀 트랩으로 간주되는 경우도 있지만,  단순히 작은 구멍과 라비린스로 불리는 통로로 구성 됩니다. 따라서 스팀 트랩 본래의 증기를 트랩하는 기구를 가지지 않아,  어디까지타 스팀 트랩에 준하는 기구에 머는 것입니다.