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에너지관리기사 열설비 · 증기설비와 증기트랩

Steam Systems and Steam Traps

증기 트랩은 증기 배관과 열교환기에 고인 응축수와 공기는 내보내고 증기는 붙잡아 두는 자동 밸브다. 기계식(비중차) · 온도 조절식(온도차) · 열역학식(유속차) 세 계열의 작동 원리, 응축수 부하와 안전율로 트랩 용량을 고르는 법, 재증발 증기량을 다룬다. 가운데 그림은 고른 트랩 안의 응축수 수위와 배출 밸브가 열리고 닫히는 모습이에요. 트랩 종류 버튼과 1 · 2 · 3단계 버튼으로 작동 과정을 넘겨 보고, 응축수 부하 · 안전율 슬라이더를 옮기면 아래 요구 트랩 용량이 다시 계산돼요.

증기는 붙잡고 응축수만 내보낸다

증기 배관과 열교환기 안에는 증기가 식어 생긴 응축수(드레인)가 고인다. 응축수는 전열을 방해하고 수격 작용(워터 해머)을 일으키므로 바로 빼야 한다. 증기 트랩은 증기는 막고 응축수만 자동으로 내보내는 밸브다.

💨 증기 트랩의 세 계열
①기계식은 응축수와 증기의 비중(밀도)차를 쓴다(버킷 · 플로트)
②온도 조절식은 응축수와 증기의 온도차를 쓴다(바이메탈 · 벨로즈)
③열역학식은 응축수와 재증발 증기의 유속차를 쓴다(디스크)
④좋은 트랩은 증기가 덜 새고, 응축수를 빨리 빼고, 오래 버텨요

트랩 종류별 작동 단계 넘겨 보기

⚙️ 기계식(버킷 · 플로트) · 1. 응축수 유입
응축수와 증기의 비중(밀도)차로 작동. 응축수가 차오르면 플로트가 뜨거나 버킷의 부력이 바뀐다. 밸브는 아직 닫혀 있어요.

응축수 부하로 트랩 고르기(안전율)

200 kg/h
2 배
요구 트랩 용량
용량 = 400 kg/h
응축수 부하 200 × 안전율 2
📏 안전율을 두는 이유
①기동할 때는 배관을 데우느라 응축수가 정상 운전의 2 ~ 3배 생긴다
②트랩 앞뒤 압력 차가 작으면 배출 능력이 떨어져 여유가 필요하다
③연속 부하는 약 2배, 기동 부하가 큰 계통은 약 3배를 적용해요
④용량이 너무 크면 증기가 새고, 너무 작으면 응축수가 고여 수격 위험이 있다

핵심 식

트랩 선정 용량
용량 = 응축수 부하 × 안전율
연속 부하 약 2배, 기동 부하가 큰 계통 약 3배
재증발 증기량
x = h1 - h2r2
감압할 때 다시 증발하는 비율 · h = 엔탈피, r₂ = 낮은 압력의 증발 잠열
응축수 발생량
Gc = Qr
가열 부하 Q 를 증발 잠열 r 로 나눈 값

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①기계식(비중차)은 버킷 트랩 · 플로트 트랩이고, 응축수를 많이 처리하기 좋다
②온도 조절식(온도차)은 바이메탈 · 벨로즈이고, 식을 때까지 기다려 내보내므로 응축수가 고일 수 있다
③열역학식(유속차)은 디스크 트랩이고, 구조가 간단해 고압 · 과열 증기에 쓴다
④트랩 선정 용량 = 응축수 부하 × 안전율(2 ~ 3배)이에요
⑤트랩은 증기는 막고 응축수 · 공기만 내보내 수격과 전열 저하를 막아요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 응축수 부하 200 kg/h, 안전율 3배인 트랩 용량은? (답: 200 × 3 = 600 kg/h)
②[기출유형] 비중차로 작동하는 트랩은? (답: 기계식, 버킷 · 플로트)
③[기출유형] 디스크 트랩의 작동 원리는? (답: 응축수와 재증발 증기의 유속차)
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