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에너지관리기사 실기 · 증기 사용량·감압·트랩 실무

Steam Usage, Reducing and Traps

증기설비 계산은 세 가지로, 가열부하를 증발잠열로 나눠 증기사용량을 구하고, 감압밸브를 지난 증기가 엔탈피 일정한 교축으로 과열되는 것을 읽고, 응축수 부하에 안전율을 곱해 트랩 용량을 정한다. 증기가 응축하며 내놓은 양만큼 응축수가 생기므로, 증기사용량은 곧 트랩이 빼낼 응축수 발생량이기도 하다. 첫 그림은 가열부하를 증발잠열로 나누는 막대, 둘째 그림은 감압 전후 포화증기 엔탈피를 견주는 그림이에요. 공급 증기압과 가열부하 슬라이더, 감압 후 압력과 트랩 안전율 버튼을 바꾸면 증기사용량 · 과열분 · 트랩 용량이 다시 계산돼요.

가열에 필요한 증기, 감압의 결과, 그리고 트랩

증기설비 실기는 세 가지를 계산한다. 가열부하를 증발잠열로 나눠 증기사용량 Gs를 구하고, 감압밸브를 지날 때 엔탈피가 일정한 교축으로 저압 쪽 증기가 과열되는 까닭을 읽고, 생긴 응축수 부하에 안전율을 곱해 트랩 용량을 정한다.

🔑 세 계산의 기본 틀
①증기사용량 Gs = 가열부하 Q ÷ 증발잠열 r이며, 이 값이 곧 응축수 발생량이다
②감압밸브의 교축은 엔탈피가 일정해서(h1 = h2) 저압에서 과열되거나 건도가 올라간다
③트랩 요구용량 = 응축수 부하 × 안전율(연속 부하 약 2배, 시동 부하가 큰 계통 약 3배)
④증발잠열 r은 압력이 높을수록 작아져서, 같은 Q에 필요한 증기량이 늘어요

증기사용량 Gs 계산하기

5 ata
300000 kcal/h
증기사용량 단계 풀이
Gs = Qh - hw = 300,000503.7 = 595.6 kg/h
5ata 포화증기: h - hw = 증발잠열 r = 503.7 kcal/kg
📏 증발잠열로 나누는 까닭
①증기가 응축하며(포화증기 → 포화수) 내놓는 열이 증발잠열 r이다
②가열에 쓴 열 Q를 이 잠열로 나누면 필요한 증기 질량이 나와요
③응축수를 포화온도보다 더 식혀 내보내면 그 현열만큼 증기가 덜 든다 (여기서는 응축수가 포화수로 나간다고 본다)
④예: Q=300,000, r=503.7 → Gs=595.6 kg/h

감압밸브는 엔탈피가 일정한 교축

교축(감압) 결과
h1 = h2 = 654.8, 과열분 = 8.9 kcal/kg
5ata 포화증기 h=654.8 → 2ata 포화 h=645.9보다 큼 → 과열
💡 감압하면 과열되는 까닭
①감압밸브는 일이나 열을 주고받지 않고 압력만 떨어뜨리는 교축 과정이다
②교축에서는 엔탈피가 h1 = h2로 일정해요
③저압의 포화증기 엔탈피가 더 낮으므로 남는 엔탈피가 과열로 나타나요
④들어온 증기가 습증기라면 교축으로 건도가 올라가 더 건조한 증기가 된다

응축수 부하로 트랩 용량 정하기

트랩 요구용량
용량 = Gs × 안전율 = 595.6 × 2 = 1191 kg/h
응축수 부하 595.6 kg/h (= 증기사용량), 안전율 2배
⚙️ 안전율을 두는 까닭
①시동할 때는 차가운 배관을 데우느라 응축수가 정상 운전의 2 ~ 3배 생긴다
②연속 부하에는 약 2배, 시동 부하가 큰 계통에는 약 3배를 곱해요
③트랩 앞뒤 차압이 낮으면 배출 능력이 떨어지므로 여유가 필요하다
④용량이 너무 크면 증기가 새고, 너무 작으면 응축수가 고여 수격이 생길 수 있다

핵심 공식

증기사용량
Gs = Qh - hw = Qr
가열부하 ÷ 증발잠열 (= 응축수 발생량)
감압(교축)
h1 = h2
교축은 엔탈피 일정 → 저압에서 과열되거나 건도가 올라감
트랩 선정 용량
용량 = 응축수부하 × 안전율
연속 부하 약 2배, 시동 부하가 큰 계통 약 3배

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①증기사용량 Gs = Q / (h - hw) = Q / r (가열부하 ÷ 증발잠열)
②증발잠열 r은 압력이 높을수록 작아지고, 그만큼 증기량은 늘어난다
③감압밸브 교축은 엔탈피 일정(h1 = h2)이라 저압 쪽에서 과열되거나 건도가 올라간다
④트랩 요구용량 = 응축수 부하 × 안전율(2 ~ 3배)
⑤증기사용량이 곧 응축수 발생량이라 트랩 계산으로 바로 이어져요
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 가열부하 500,000 kcal/h, 증발잠열 500 kcal/kg의 증기사용량은? (답: 500,000 / 500 = 1,000 kg/h)
②[기출유형] 감압밸브를 지난 증기의 상태가 바뀌는 원리는? (답: 교축이라 엔탈피가 일정하고, 저압에서 과열된다)
③[기출유형] 응축수 부하 600 kg/h, 안전율 3배일 때 트랩 용량은? (답: 600 × 3 = 1,800 kg/h)

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