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에너지관리기사 실기 · 보일러 효율 계산 (직접법·간접법)

Boiler Efficiency (Direct/Indirect)

보일러 효율을 구하는 길은 두 가지로, 직접법은 증기가 흡수한 열을 공급열로 나누고 간접법은 손실을 모두 더해 100%에서 뺀다. 같은 보일러라도 직접법은 증발량 · 엔탈피 · 연료량을, 간접법은 손실을 재므로 두 값은 계측 오차만큼 갈린다. 직접법을 고르면 그림이 공급열과 증기흡수열 막대를 나란히 놓고 그 비를 효율로 적어요. 간접법을 고르면 입열 100% 막대가 효율과 세 손실로 나뉘고, 손실 슬라이더를 움직인 만큼 효율이 줄거나 늘어요.

효율을 재는 두 갈래 길

보일러 효율은 두 방법으로 구한다. 증기가 실제로 흡수한 열을 공급열로 나누는 직접법(입출열법), 그리고 각 손실을 모두 더해 100%에서 빼는 간접법(열손실법). 같은 보일러에 같은 조건이면 두 값은 계측 오차만큼만 갈린다. 아래 그림의 직접법과 간접법 숫자는 서로 다른 입력으로 만든 별개의 예다.

🔑 직접법과 간접법
①직접법 η = 증기흡수열 ÷ 공급열 = Gs(h2 - h1) ÷ (Gf · Hl)
②증기흡수열은 증발량 Gs에 발생증기와 급수의 엔탈피 차를 곱한 값이다
③공급열은 연료소비량 Gf에 저위발열량 Hl을 곱한 값이다
④간접법 η = 100% - (배기가스 · 미연 · 방사 등 손실의 합)

방법을 바꿔 가며 효율 계산하기

2000 kg/h
150 kg/h
📏 손실이 효율에 미치는 크기
①간접법에서는 배기가스손실 1%p가 그대로 효율 1%p를 깎는다
②직접법에서 증발량이 늘면 분자가 커져 효율이 올라요
③연료소비량이 늘면 분모가 커져 효율이 떨어진다
④같은 부하에서 두 방법의 효율이 크게 다르면 계측부터 다시 확인해요

지금 조건의 효율

증기흡수열
1,160,000 kcal/h
2,000 × (h2 660 − h1 80). 엔탈피는 예제 값으로 고정
공급열
1,462,500 kcal/h
150 × Hl 9,750. 발열량은 예제 값으로 고정
직접법 효율
η = 79.3 %
증발량과 연료량만으로 계산하며 손실 슬라이더와는 무관
간접법 효율
η = 81.0 %
100 − (배기 15+미연 2+방사 2). 직접법 입력과 무관
⚡ 현장에서 효율을 올리는 방법
①가장 큰 손실인 배기가스의 남은 열을 절탄기 · 공기예열기로 되찾는다
②공기비를 알맞게 유지하면 미연손실과 과잉공기에 따른 배기 손실이 함께 준다
③전열면의 스케일과 그을음을 없애면 증기흡수열(분자)이 커져요
④급수온도를 높이면 (h2 - h1)이 줄어 같은 증기량에 드는 연료가 줄어요

핵심 공식

직접법(입출열법)
η = Gs(h2 - h1)Gf · Hl × 100
증기흡수열을 공급열로 나눈다
간접법(열손실법)
η = 100 - (L배기 + L미연 + L방사)
손실률을 모두 더해 100%에서 뺀다
공급열과 증기흡수열
Q공급 = Gf · Hl, Qs = Gs(h2 - h1)
연료소비량과 증발량으로 각각 계산한다

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①직접법 η = Gs(h2 - h1) ÷ (Gf · Hl), 간접법 η = 100 - 손실 합
②직접법은 증발량 · 엔탈피 · 연료량을 재고, 간접법은 손실을 잰다
③간접법은 어느 손실이 큰지 알 수 있어 원인을 찾을 때 쓸모가 있어요
④두 방법의 효율은 계측 오차만큼 다를 수 있어 서로 검산하는 데 쓴다
⑤급수 엔탈피 h1, 발생증기 엔탈피 h2, 저위발열량 Hl을 바꿔 넣지 않도록 해요
📝 대표 기출 유형
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%)
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