개념 한 쪽
보일러 시스템에서 송풍기는 공기 또는 배기가스를 이동시키는 핵심 장치로 종류와 특성이 운전·제어 방식과 소요동력 계산에 큰 영향을 미친다. 원심식과 터보형 등 주요 유형의 성능 법칙과 소요동력 공식, 풍량 조절 방법을 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「송풍기의 종류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 원심식 유사법칙 판단 | 1 | 풍량·풍압과 회전수·직경의 비례 관계를 가리기 |
| 소요동력 계산 | 1 | 주어진 Q·p·η로 송풍기 소요동력을 계산하기 |
| 터보형 풍량 조절 방식 구분 | 1 | 터보형 송풍기에서 가능한 풍량 조절 방법을 고르기 |
원심식 송풍기는 회전수와 임펠러 직경에 따라 풍량과 풍압이 결정되는 유사법칙을 따른다. 풍량(Q)은 회전수(N)에 비례하고 날개 직경(D)의 세제곱에 비례하며, 풍압(P)은 회전수의 제곱(N²)과 날개 직경의 제곱(D²)에 비례한다. 이 지수 차이를 통해 운전조건 변화에 따른 성능 변화를 예측한다.
송풍기의 소요동력은 풍량·풍압·효율을 결합한 공식으로 구한다. 분리된 표현으로는 P(kW) = (0.163 × Q(m³/min) × p(mmAq)) / η 형태와 P = (풍량 × 송풍압력) / (6120 × 효율) 형태가 재료에 제시되어 있으며, 두 공식은 단위 상수와 변환을 포함해 같은 계산 결과로 연결된다. 상수와 단위 적용을 정확히 해야 계산 오류를 피할 수 있다.
터보형 송풍기에서는 풍량 조절 방법으로 회전수 변경, 댐퍼 설치로 시스템 저항 변경, 흡입(인입)베인 또는 인입베인 각도 조절 같은 방법이 널리 쓰인다. 반면에 송풍기 깃(vane)의 수량을 변경하는 방식은 일반적인 풍량 제어 방법에 포함되지 않는다.
보일러 통풍장치는 자연통풍과 인공통풍으로 구분되며 인공통풍은 압입통풍과 흡입통풍으로 나뉜다. 흡입통풍은 연도 하부나 끝부분에 송풍기를 설치해 연소가스를 빨아내어 노내를 부압으로 유지하는 방식이고, 압입통풍은 노입구 쪽에 송풍기를 두어 공기를 밀어넣는 방식이다.
예시 계산: 풍량 Q=3600 m³/min, 풍압 p=35 mmAq, 효율 η=0.62일 때 소요동력 계산을 보인다. 1) 상수식 사용: P(kW) = (0.163 × Q × p) / η 이므로 P = (0.163 × 3600 × 35) / 0.62 이다. 분자 0.163×3600×35 ≈ 20,538 이고 이를 0.62로 나누면 약 33,126 W가 되어 약 33.1 kW가 된다. 2) 다른 표현 사용: P = (풍량 × 송풍압력) / (6120 × 효율) 이므로 P = (3600 × 35) / (6120 × 0.62) 이고 분자는 126,000, 분모는 3,794.4으로 나누면 약 33.2 kW가 된다. 두 방식 모두 단위 상수 적용과 효율을 분모로 나누는 점에 유의하면 동일한 근사값을 얻는다.
원심식 송풍기의 풍량을 Q(m³/min), 회전수 N(rpm), 풍압을 P(mmAq), 날개의 직경을 D 라고 할 때, 다음 관계식 중 틀린 것은?
정답 ③ · 원심식 송풍기의 유사법칙에 따르면 풍량 Q는 회전수 N과 날개 직경의 세제곱(D³)에 비례하며(Q∝N, Q∝D³), 풍압 P는 회전수의 제곱(N²)과 날개 직경의 제곱(D²)에 비례(P∝N², P∝D²)합니다. 토출 풍량 Q는 회전수에 단순 비례하므로 보기 1번과 2번은 옳은 관계식입니다.
원심식 송풍기 유사법칙에서 풍압은 회전수의 제곱에 비례하므로, 회전수 단순 비례 식은 틀린 관계식이다.
어떤 보일러 송풍기의 풍량이 3600 m³/min, 송풍압력이 35mmH2O, 효율이 0.62 이면, 이 송풍기의 소요동력은?
정답 ① · 송풍기의 소요동력을 구하는 공식은 다음과 같습니다. 동력 P = (풍량 × 송풍압력) / (6120 × 효율) kW.
송풍기 동력 P=(풍량×압력)/(6120×효율) 공식을 대입하여 계산하면 약 33.2kW가 나온다.
터보형 송풍기가 장착된 보일러에서 풍량조절 방법이 아닌 것은?
정답 ③ · 터보형 송풍기의 풍량 조절 방법이 아닌 것을 고르는 문제이다. 터보형 송풍기의 풍량은 시스템 저항을 바꾸는 댐퍼 조절과 흡입베인 개도 조절, 그리고 송풍기 자체의 특성을 바꾸는 회전수 변화로 조절하는 것이 표준적인 방법이다.
터보형 송풍기 풍량 조절은 회전수, 댐퍼, 흡입베인 등으로 하며, 송풍기 깃(vane) 수량 조절은 일반적인 풍량 조절 방식이 아니다.
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