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에너지관리기사 열설비 · 급수설비와 급수장치

Feedwater System

보일러는 증발한 만큼 물을 계속 보충받아야 하고, 급수는 급수 탱크 → 급수 펌프 → 체크 밸브 · 급수 정지 밸브 → 급수 내관을 거쳐 드럼에 들어간다. 급수 계통의 구성, 전원 없이 증기로 급수하는 인젝터의 원리, 급수 펌프 축동력 L = γQH/(6120η) 를 다룬다. 첫 그림은 급수 계통도이고, 구성 요소 버튼을 누르면 그 요소가 강조되며 설명이 바뀌어요. 인젝터 그림은 노즐 버튼으로 세 단계를 넘겨 보고, 아래 급수량 Q · 전양정 H 슬라이더를 옮기면 소요 동력이 다시 계산돼요.

보일러에 물을 밀어 넣는 급수 계통

보일러는 증발한 만큼 물을 계속 보충받아야 한다. 급수 탱크에 모인 물을 급수 펌프가 보일러 압력보다 높게 밀어 올리고, 체크 밸브와 급수 정지 밸브를 지나 급수 내관으로 드럼에 흩어 넣는다.

💧 급수 설비가 부대 설비의 첫머리인 이유
①증발량과 급수량이 맞아야 안전 수위가 유지된다
②급수 온도가 낮으면 드럼에 열응력이 걸리므로 급수 내관으로 흩어 넣어요
③급수 처리(탈기 · 연화)를 거쳐야 스케일과 부식을 막는다
④무동력 급수 장치인 인젝터는 소형 보일러의 예비 급수원이에요

급수 계통 구성 요소 고르기

🔎 급수 펌프
보일러 압력보다 높은 압력으로 물을 밀어 넣는 동력 급수 장치.

인젝터의 원리: 증기의 운동 에너지 → 압력

⚙️ 1. 증기 노즐
증기가 노즐에서 팽창하며 압력 에너지를 운동 에너지로 바꾼다. 유속은 크게 늘고 압력은 크게 준다.
💡 인젝터의 성질
①증기의 열에너지로 물을 밀어 넣는 무동력 급수 장치다
②전원이 끊겨도 증기만 있으면 급수할 수 있다(예비 급수원)
③급수 온도가 너무 높으면(약 50 ℃ 이상) 증기가 응축하지 않아 작동이 나빠진다
④급수량이 작아 대형 보일러의 주 급수로는 맞지 않고, 소형 보일러 예비용으로 써요

급수 펌프 소요 동력

2 m³/min
50 m
지금 소요 동력(η = 0.7)
L = 23.3 kW
Q = 2 m³/min, H = 50 m 기준
📏 급수 펌프 동력의 감각
①양정 H 가 클수록(보일러 압력이 높을수록) 동력이 비례해 커진다
②급수량 Q 가 클수록 동력이 비례해 커진다
③효율 η 가 낮으면 같은 일에 더 큰 축동력이 든다
④전동기 용량은 여기에 여유율(전달 계수)을 더해 골라요

핵심 공식

급수 펌프 축동력
L = γ·Q·H6120·η
γ = 1000 kgf/m³, Q [m³/min], H [m], η = 효율 → L [kW]
급수량과 증발량
Gw = Gs + 이월 수량
급수량은 증발량 이상이고, 연속 취출 · 블로다운 몫을 포함한다
밸브 설치 순서
펌프 → 체크 밸브 → 급수 정지 밸브 → 보일러
보일러에 가까운 쪽에 정지 밸브, 그 바깥에 역류를 막는 체크 밸브(정지 밸브를 닫고 체크 밸브를 손볼 수 있게)

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①급수 장치 셋은 급수 펌프(동력) · 인젝터(무동력) · 급수 내관(분산)이다
②인젝터는 증기의 운동 에너지로 급수하는 무동력 장치이고, 급수 온도가 높으면 작동이 나빠진다
③급수 내관은 안전 저수위보다 조금 아래에 둔다(열응력 · 부동 팽창 방지)
④급수 펌프 축동력 L = γQH/(6120η) [Q: m³/min]
⑤급수 밸브는 정지 밸브와 체크 밸브를 함께 두고, 보일러에 가까운 쪽이 정지 밸브예요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] Q = 2 m³/min, H = 50 m, η = 0.7 인 급수 펌프의 축동력은? (답: 1000 × 2 × 50/(6120 × 0.7) ≒ 23.3 kW)
②[기출유형] 전원 없이 증기로 급수하는 장치는? (답: 인젝터)
③[기출유형] 급수 내관을 안전 저수위보다 아래에 두는 이유는? (답: 찬 급수를 흩어 열응력 · 부동 팽창을 막으려고)

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