보일러 효율 계산 (직접법·간접법)

Boiler Efficiency (Direct/Indirect)

효율은 직접법(입출열)과 간접법(손실 합산) 두 길로 구해요. 같은 보일러라도 입력 정의가 다르면 숫자가 갈려요. 실기 효율 계산 문제의 양대 풀이예요. 증발량·연료량을 바꿔 직접법 효율을 확인해 봐요.

효율을 재는 두 갈래 길

보일러 효율은 두 방법으로 구합니다. 증기가 실제로 흡수한 열을 공급열로 나누는 직접법(입출열법), 그리고 각 손실을 모두 더해 100%에서 빼는 간접법(열손실법). 두 값은 측정 오차만큼 조금 다를 수 있어 서로 검산에 씁니다.

🔑 직접법과 간접법

①직접법 η = 증기흡수열 ÷ 공급열 = Gs(h2-h1) ÷ (Gf·Hl)

②증기흡수열 = 증발량 Gs × (발생증기 엔탈피 - 급수 엔탈피)

③공급열 = 연료소비량 Gf × 저위발열량 Hl

④간접법 η = 100% - (배기가스 + 미연 + 방사 등 손실 합)

방법을 바꿔가며 효율 계산

실제증발량 G_s2000 kg/h

연료소비량 G_f150 kg/h

📏 손실 민감도 읽기

①간접법에서 배기가스손실 1%p가 그대로 효율 1%p를 깎는다

②직접법은 증발량이 오르면 분자가 커져 효율 상승

③연료소비량이 늘면 분모가 커져 효율 하락

④같은 부하에서 두 방법의 효율이 크게 다르면 계측을 재확인

지금 조건의 효율 결과

증기흡수열

1,160,000 kcal/h

2,000 × (660 - 80)

공급열

1,462,500 kcal/h

150 × 9,750

직접법 효율

η = 79.3 %

증기흡수열 ÷ 공급열

간접법 효율

η = 81.0 %

100 - (15+2+2)

⚡ 현장 효율 향상 포인트

①배기가스 여열 회수(절탄기·공기예열기)로 최대 손실 저감

②적정 공기비 유지로 미연손실과 과잉공기 손실 동시 감소

③전열면 스케일·그을음 제거로 증기흡수열(분자) 증대

④급수온도를 높이면 (h2-h1)이 줄어 연료 소비 절감

핵심 공식

직접법(입출열법)

η = G_s(h₂ - h₁)G_f · H_l × 100

증기흡수열을 공급열로 나눈다

간접법(열손실법)

η = 100 - (L_배기 + L_미연 + L_방사)

각 손실률의 합을 100%에서 뺀다

공급열·증기흡수열

Q_공급 = G_f · H_l, Q_s = G_s(h₂ - h₁)

연료소비량과 증발량에서 각각 산출

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①직접법 η = Gs(h2-h1) ÷ (Gf·Hl), 간접법 η = 100 - 손실합

②직접법은 증발량·엔탈피·연료량 측정, 간접법은 손실 측정

③간접법은 어느 손실이 큰지 원인 분석이 되는 장점

④두 방법 효율은 계측 오차만큼 다를 수 있어 상호 검산

⑤급수 엔탈피 h1, 발생증기 엔탈피 h2, 저위발열량 Hl 혼동 주의

📝 대표 기출문제

①[기출유형] Gs=2,000 kg/h, h2=660, h1=80, Gf=150 kg/h, Hl=9,750일 때 직접법 효율은? (답: 2,000×580 ÷ (150×9,750) = 1,160,000÷1,462,500 ≒ 79.3%)

②[기출유형] 증기흡수열과 공급열은? (답: 흡수열 1,160,000 kcal/h, 공급열 1,462,500 kcal/h)

③[기출유형] 배기 15·미연 2·방사 2% 손실일 때 간접법 효율은? (답: 100-19 = 81%)