개념 한 쪽
에너지관리기사 증기의 열적상태량 — 건도와 과열도
증기의 상태는 압력·온도와 함께 건도·과열도로 표시한다. 습증기의 엔탈피를 포화수와 포화증기 값 사이에서 구하는 법, 과열도가 무엇을 재는 값인지, 삼중점과 임계압력에서 증발열이 어떻게 되는지를 본다.
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뜻
습증기는 포화수와 포화증기가 섞인 상태이고, 건도 x는 전체 질량 가운데 증기 질량의 비율이다. 습증기의 엔탈피는 H=h′+x(h″−h′)로 구한다. 10atm에서 포화수 181.25kcal/kg, 포화증기 662.9kcal/kg, 건도 0.9라면 181.25+0.9×(662.9−181.25)≈614.7kcal/kg이고, 100kg이면 약 6.15×10⁴kcal가 총열량이다.
과열도는 같은 압력의 포화온도보다 얼마나 더 뜨거운지를 나타낸다. 절대압력 10kg/cm²의 포화온도가 179℃이고 과열증기가 220℃라면 과열도는 220−179=41℃다. 포화온도와 과열증기 온도의 단위를 맞춰 빼는 것이 중요하다.
압력이 높아지면 증발열은 줄고 현열은 커진다. 임계압력에 이르면 증발열이 0이 되어 물과 증기의 구분이 사라진다. 물의 삼중점은 273.16K(0.01℃)로 고체·액체·기체가 함께 존재하는 점이고 절대온도의 기준이 된다.
보일러의 가열량은 급수와 증기의 엔탈피 차에 증기량을 곱해 구한다. 급수 25kcal/kg, 증기 756kcal/kg, 증기량 10ton/h라면 (756−25)×10⁴≈7.3×10⁶ kcal/h가 된다.
예제
선지 판단은 습증기 엔탈피를 h′+x(h″−h′)로 세우는지, 과열도를 과열증기 온도에서 포화온도를 뺀 값으로 보는지, 증발열이 압력이 높을수록 줄어 임계점에서 0이 된다고 보는지, 보일러 가열량을 엔탈피 차×증기량으로 구하는지에서 갈린다. 614.7kcal/kg과 41℃, 7.3×10⁶ kcal/h가 그 예다. 건도를 포화수 질량 비율로 본 선지, 과열도를 포화온도에서 과열온도를 뺀 값으로 본 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 습증기의 엔탈피는 어떻게 구하나요?
- H=h′+x(h″−h′)입니다. 10atm에서 건도 0.9라면 181.25+0.9×(662.9−181.25)≈614.7kcal/kg입니다.
- 과열도는 무엇인가요?
- 같은 압력의 포화온도보다 높은 온도 차이입니다. 포화온도 179℃, 과열증기 220℃이면 41℃입니다.
- 증발열은 압력이 높아지면 어떻게 되나요?
- 줄어들고 임계압력에서는 0이 됩니다. 현열은 반대로 커집니다.
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