1. 스팀 트랩의 기능과 작동

    

   1. 스팀 트랩의 작동

1. 1. 여기에서는 스팀 트랩의 각 타입에 대해 구조와 작동 방법에 대해서 설명하겠습니다.

       

      1. 버킷 트랩

          

         

          

         그림 2.1 하향 버킷 트랩

         
         
         

         그림2.2 버킷 트랩 작동

          

         1. (1)트랩 기동시는 저온 응축수와 공기가 트랩에 유입됩니다. 이 때 버킷은 하부에 위치해서 상부 밸브 구멍(오리피스)는 완전 오픈 상태가 됩니다. 드레인은 밸브 구멍에서 배출되고 공기는 에어벤트를 통해
            밸브 구멍으로 신속히 배출됩니다.
             

            (2)배관 온도가 상승하고, 배출되는 응축수 온도가 점점 상승합니다.

            
            (3)응축수가 다 빠져나가면 증기가 유입되고 버킷 내부 공간을 점유해서 부력이 발생합니다.

            
            (4)버킷이 충분한 부력을 얻어 부유해서 올라가면 밸브가 닫히게 됩니다.
             

            재차 응축수가 유입되면, 버킷내 증기는 에어벤트에서 버킷 외부로 유출되어 응축수와 치환이 일어납니다. 버킷은 부력을 상실해 가라 앉게 되고, 이에 따라 밸브가 열리게 되는 동작을 반복하게 됩니다.

      2. 볼플로트식 트랩 (레버 타입)

          

         

         그림 2.3 플로트식 트랩(더블밸러스 밸브 기구)

          

         

          

         그림 2.4 플로트식 트랩 작동

          

         1. (1)트랩 기동시는 상부에 위치하는 에어벤트가 완전히 열린 상태가 되어,  공기가 신속히 배출됨과 동시에 저온 응축수가 유입되어 플로트가 크게 떠오르게 됩니다.
             

            (2)이 때 발생하는 부력이 레버를 통해 밸브에 전달되고, 하부에 위치하는 밸브가 완전히 오픈되어
            응축수를 배출합니다. 응축수 온도가 상승함에 따라 초기 공기가 다 배출되고 에어벤트가 닫히면 고온 응축수를 하부 밸브에서 배출하게 됩니다. 고온 응축수후에는 증기 유입이 동반됩니다.

            
            (3)응축수 발생량이 감소하면 플로트는 응축수양에 맞추어 상승과 하강을 반복하면서 밸브 개폐 상태를 조절하면서 응축수배출합니다.
             

          

      3. 플로트식 트랩(레버 프리 타입)

          

         

          그림 2.5 볼플로트식 트랩(레버 프리 타입)
          

         그림 2.5는 레버가 없는 타입으로 레버 탑재 트랩과 차이점은 플로트 구체가 밸브로서 역활을 하는 점입니다. 작동법은 레버 탑재 플로트식과 동일합니다.

      4. 써모스태틱 트랩

          

         1. 온도조절 트랩

             

            

             

            그림 2.6  온도 조절 트랩

             

            

             

            그림 2.7 온도 조절 트랩의 작동

             

            1. (1) 기동시는 바이메탈판은 평평하며, 밸브 샤프트가 스프링에 의해 밀려 올라가 있습니다. 따라서  밸브는 완전 개폐상태이며, 배관 내의 저온 응축수가나 공기가 신속히 배출됩니다.

               
               (2)응축수 온도가  상승하고, 바이메탈 판이 팽창해서 스프링이 올리는 힘에 반하여 밸브 샤프트를 
               아래로 눌러 밸브는 서서히 닫히게 됩니다. 

               
               (3)응축수 온도가 설정 온도에 달하면 완전히 닫히게 됩니다.

                

               이후는 (2)의 상태를 유지, 혹은 (2)와 (3)을 반복하는 작동이 됩니다.

            2.  

         2. 다이어프램식 트랩

             

            

             

            *다이어써모는  Miyawaki의 독자 다이어프램 트랩의 감온체 명칭입니다. 

             

            그림 2.8 다이어 스팀 트랩

             

            

             

            그림 2.9 감온체 (다이어프램)

             

            온도 감지 캡슐은 그림2.9에서 알 수 있듯이 포화온도가 물보다 조금 낮은, 물과 알콜의 혼합액을 봉입한 금속 캡슐입니다. 저온시는 봉입액이 액체 상태이지만(a), 고온이 되면 증발해서 팽창하게 되어 바닥면이 아래로 내려갑니다 (b). 이 팽창과 수축에 의해 밸브 개폐가 일어납니다.
            
            물과 봉입액의 포화온도 차이는 압력 변화에 대해 거의 일정하기 때문에 사용 압력 값에 관계없이 포화증기 온도보다 낮은 온도에서 열리게 됩니다.
            
            

             

            그림 2.10 다이어프램식 트랩의 작동

             

            1. (1)트랩 기동시는 완전 오픈 상태가 되어 저온 응축수및 공기가 신속히 배출됩니다.
               
               (2)응축수 온도가 상승하면, 온도 감지 캡슐이 팽창해서 밸브가 서서히 닫히게 됩니다.
               
               (3)응축수온도가 더욱 상승해서 캡 슐내의 압력도 상승해서 밸브가 닫히게 됩니다.
               
               (4)방열에 의해 응축수온도가 내려감에 따라 캡슐내의 압력이 저하되고, 그 압력이 주위 압력보다 낮아지면 재차 밸브가 열리게 됩니다.
                
               이후 동일한 작동을 반복하게 됩니다.

      5. 써모다이나믹 트랩

          

         

          

         그림 2.11 써모다이나믹 디스크 트랩

          

         

          

         그림 2.12 그림 디스크식 트랩 작동
          

         1. (1) 기동시는 1차측 압력이 디스크를 그 하측에서 밀어올려, 저온 응축수가나 공기를 신속히 배출합니다.
            
            (2) 이후 고온 응축수와 증기가 잇달아 유입됩니다.
            
            (3) 디스크와 디스크 시트 사이를 고온 응축수가 통과하면 플래시 증기가 발생하며, 일부 응축수와 함께
            변압실을 가득 채우게 됩니다. 이에 따라 변압실 압력과 디스크 상측 압력이 높아지고 고속 증기가 통과함에 따라 디스크 하측 압력이 저하되어 밸브가 닫힙니다.
            
            (4)재차 응축수가 유입되더라도 변압식 증기가 방열에 의해 응축할 때까지 닫힌 상태를 유지하지만,
            온도가 저하되어 응축이 일어나면 압력이 내려가고 디스크 하측 압력이 상측 압력보다 높아서 밸브가 열리게 됩니다.

      6.  

 

이후, 개폐를 반복합니다. 

 

 

이 개폐작동에 관한 압력 관계는 다음과 같습니다.

 

 

디스크식 트랩의 1차측 압력, 변압실의 압력 및 2차측 압력을 각각 P1, P2, P3라고 하면, 각 압력이 걸리는 디스크판 면적을 각각 A1, A2, A3라고 합니다.

 

그림2.13 개폐 작동의 압력 관계

 

 

그림2.13에서 밸브를 열기 위해서는 1차측 압력과 2차측 압력이 기여하고, 그 힘의 크기는 P1×A1, P3×A3입니다. 한편, 밸브를 닫을 때는 변압실 압력으로 그 크기는 P2×A2입니다.

 

 

따라서 밸브 개폐는 디스크에 힘이 다음식의 관계에서 작용할 때 발생합니다.

 

 

밸브 열림 ：P1×A1＋P3×A3＞P2×A2
밸브 닫힘 ：P1×A1＋P3×A3＜P2×A2

 

 

작동 설명에서 기술한 것처럼, 밸브가 열리는 것은 변압실에 압력이 생성되지 않는 기동시나 변압실 압력이 증기 압축에 의해 저하되는 경우이며, 밸브가 닫힐 때는 변압실이 응축수와 플래시 증기로 가득차게 됨과 동시에 고속 증기가 통과함에 따라 디스크 하측 압력이 저하될 때 변압실의 압력이 1차측 및 2차측 압력에 의해 디스크가 밀어 올리는 힘보다 커질 때입니다.