공조냉동기계산업기사 보일러 종류 및 특성 — 저위발열량 효율·상당증발량·마력

보일러 효율은 증기가 얻은 열량을 연료가 공급한 열량으로 나누어 구한다. 증기 쪽은 증기량과 엔탈피 차이를 곱하고, 연료 쪽은 연료량과 저위발열량을 곱한다. 기준이 되는 발열량은 저위발열량이며, 배기가스 수증기의 잠열까지 포함한 고위발열량을 기준으로 삼으면 실제 효율 계산과 달라진다.

석탄 40톤을 태워 증기 250톤을 만들고, 급수 엔탈피 120kcal/kg과 증기 엔탈피 800kcal/kg, 석탄 저위발열량 5,500kcal/kg을 적용하면 증기가 얻은 열량은 250,000×680이고 연료 열량은 40,000×5,500이다. 나누면 약 77.3%가 된다. 석탄 1,925kg/h를 태워 증기 10,550kg/h를 얻고 엔탈피 차이가 3,496kJ/kg, 저위발열량이 25,271kJ/kg이면 효율은 약 75.8%다.

상당증발량은 실제 증발량을 기준 잠열로 환산한 값이다. 증기량에 증기와 급수의 엔탈피 차이를 곱한 뒤 539kcal/kg로 나눈다. 급수온도 10℃의 엔탈피를 10kcal/kg으로 보고, 엔탈피 693.8kcal/kg의 증기를 10,000kg/h 발생시키면 10,000×683.8을 539로 나누어 약 12,691kg/h가 된다.

보일러 마력은 1마력당 8,440kcal/h를 기준으로 환산한다. 증기량과 엔탈피 차이를 곱한 값을 8,440으로 나눈다. 급수 48℃에서 엔탈피 784.2kcal/kg의 증기를 30kg/h 발생시키면 30×736.2를 8,440으로 나누어 약 2.62마력이 된다.

열평형은 공급한 열이 증기가 얻은 열과 같다는 식으로 세운다. 증기량과 엔탈피, 마력의 열량을 대입해 급수 온도 같은 미지수를 구한다. 계산에 들어가는 기준 열량과 단위를 먼저 맞추는 것이 순서다.

형식별 특성도 함께 본다. 관류보일러는 급수와 증발관이 일체로 되어 증기 발생이 빠르다. 증기보일러는 스케일 방지를 위해 연수를 사용하고, 고온 보일러는 안전장치 설치가 의무다.