열효율과 입출열 손실 분석

Heat Balance and Loss Analysis

보일러에 들어온 열은 사라지지 않고 유효출열과 여러 손실로 나뉘어요. 열정산은 그 장부를 맞춰 어디가 새는지 드러내는 작업이에요. 에너지관리 현장에서 효율을 숫자로 말하는 기본 도구예요. 손실 항목 슬라이더를 움직이며 열효율이 어떻게 바뀌는지 확인해 봐요.

들어온 열은 반드시 어딘가로 간다

보일러에 들어온 열(입열)은 사라지지 않고 유효하게 쓰인 열과 여러 손실로 나뉩니다. 유효하게 증기로 간 몫이 유효출열, 굴뚝으로 나가고 벽으로 빠지고 덜 탄 채 버려진 몫이 손실열. 이 장부를 맞추는 것이 열정산입니다.

🔑 열정산(열수지)의 원리

①입열 = 출열 (에너지 보존, 들어온 열 = 나간 열)

②입열 = 연료 발열량 + 연료·공기의 현열

③출열 = 유효출열(발생 증기열) + 각종 손실열

④열효율 η = 유효출열 ÷ 입열

손실 항목을 조절해 효율 재분배 보기

배기가스 손실18 %

방사·전도 손실3 %

불완전연소 손실2 %

⚡ 가장 큰 손실은 배기가스

①배기가스 손실이 보통 손실 중 최대(연소가스가 그대로 뜨겁게 배출)

②배기가스 온도를 낮추면(절탄기·공기예열기) 손실이 준다

③방사·전도 손실은 보온을 강화하면 감소

④불완전연소 손실은 공기비를 적정하게 맞추면 감소

지금 상태의 열정산

손실 합계

23 %

배기 + 방사 + 불완전연소

열효율

η = 77.0 %

유효출열 = 100 - 손실합

📏 효율을 올리는 두 방향

①분자 키우기: 유효출열 증가(전열면 청소, 스케일 제거)

②분모 줄이기: 입열 낭비 감소(과잉공기 축소, 보온 강화)

③배기가스 여열 회수(절탄기·공기예열기)가 효과 큼

④효율 = 100% - 전체 손실률(%) 로 빠르게 추정 가능

핵심 공식과 관계

열정산(보존)

입열 = 출열

유효출열 + 손실열 = 입열

열효율

η = 유효출열입열 = 1 - 손실열입열

손실률 합을 100%에서 빼도 된다

환산증발량

η = G_e · 539G_f · H_l

Ge=상당증발량, Gf=연료량, Hl=저위발열량

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①입열 = 출열(에너지 보존), 열효율 η = 유효출열 ÷ 입열

②손실 크기 순서: 배기가스 손실 > 방사·전도 손실 > 불완전연소 손실

③배기가스 손실 저감: 절탄기·공기예열기로 여열 회수

④η = 1 - (손실열/입열), 손실률 합을 100%에서 빼면 효율

⑤상당(환산)증발량 기준 효율 = (Ge×539)/(Gf×저위발열량)

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 손실이 배기 20%, 방사 3%, 불완전 2%일 때 열효율은? (답: 100 - 25 = 75%)

②[기출유형] 입열 10,000 kcal 중 유효출열이 8,200 kcal면 효율은? (답: 8200/10000 = 82%)

③[기출유형] 손실 중 가장 큰 항목은? (답: 배기가스 손실)