증기설비와 증기트랩

Steam Systems and Steam Traps

증기트랩은 응축수는 빼고 생증기는 붙잡는 자동 밸브예요. 수격·전열 저하를 막는 증기설비의 필수 요소예요. 트랩 형식·용량 선정 감각을 만드는 단원이에요. 응축수 부하와 안전율로 용량 감각을 맞춰 봐요.

증기는 통과시키지 않고 응축수만 배출

증기배관과 열교환기 안에는 증기가 식어 생긴 응축수(드레인)가 고입니다. 응축수는 전열을 방해하고 수격작용(워터해머)을 일으키므로 즉시 빼야 합니다. 증기트랩은 증기는 막고 응축수만 자동으로 배출하는 자동 밸브입니다.

💨 증기트랩의 세 계열

①기계식: 응축수와 증기의 비중(밀도)차 이용 (버킷·플로트)

②온도조절식: 응축수와 증기의 온도차 이용 (바이메탈·벨로즈)

③열역학식: 응축수와 재증발증기의 유속차 이용 (디스크)

④좋은 트랩 = 증기누설 적고, 응축수 배출 빠르고, 내구성 좋을 것

트랩 종류별 작동 스텝 재생

⚙️ 기계식(버킷·플로트) · 1. 응축수 유입

응축수와 증기의 비중(밀도)차로 작동. 응축수가 차오르면 플로트가 뜨거나 버킷의 부력이 변한다. 밸브는 아직 닫힘.

응축수 부하로 트랩 선정(안전율)

응축수 부하200 kg/h

안전율(배수)2 배

요구 트랩 용량

용량 = 400 kg/h

응축수 부하 200 × 안전율 2

📏 안전율을 두는 이유

①시동(기동) 시에는 배관을 데우느라 응축수가 정상운전의 2~3배 발생

②트랩 앞뒤 차압이 낮으면 배출능력이 떨어져 여유가 필요

③연속부하는 약 2배, 시동부하가 큰 계통은 약 3배 적용

④용량이 과대하면 증기누설, 과소하면 응축수 정체(수격) 위험

핵심 공식

트랩 선정 용량

용량 = 응축수부하 × 안전율

연속부하 약 2배, 시동부하 큰 계통 약 3배

재증발증기량

x = h₁ - h₂r₂

감압 시 재증발 비율. h=엔탈피, r₂=낮은 압력의 증발잠열

응축수 발생량

G_c = Qr

가열부하 Q를 증발잠열 r로 나눈 값

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①기계식(비중차): 버킷트랩·플로트트랩, 응축수 다량 처리에 유리

②온도조절식(온도차): 바이메탈·벨로즈, 과냉 배출로 응축수 정체 가능

③열역학식(유속차): 디스크트랩, 구조 간단·고압/과열증기용

④트랩 선정용량 = 응축수부하 × 안전율(2~3배)

⑤트랩의 목적: 증기는 막고 응축수·공기만 배출(수격·전열저하 방지)

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 응축수 부하 200 kg/h, 안전율 3배 트랩 용량은? (답: 200×3 = 600 kg/h)

②[기출유형] 비중차로 작동하는 트랩은? (답: 기계식, 버킷·플로트)

③[기출유형] 디스크트랩의 작동원리는? (답: 응축수와 재증발증기의 유속차)