개념 한 쪽
보일러의 정격용량은 보일러가 단위 시간에 만들어내는 증기나 열의 양을 의미한다. 이를 나타내는 대표적 지표로는 매시간 증발량(kg/h, t/h), 상당증발량, 보일러 마력(HP), 정격출력(kW 등)이 있다. 용량 개념과 성능 지표(예: 연소효율, 증발배수 등)는 구별하여 이해한다.
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출제기준 단원 「보일러 정격용량」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 성능 정의 판단 | 1 | 증발배수 등 성능지표의 정의를 구별하기 |
| 단위 환산 계산 | 1 | 보일러 마력과 증발량 간 환산을 계산하기 |
| 상당증발량 계산 역산 | 1 | 실제 증발량과 엔탈피로 상당증발량을 구하거나 역산하기 |
보일러의 '용량'은 보일러가 생산할 수 있는 증기 또는 열의 양적 규모를 말한다. 산업 현장과 설계에서 주로 쓰이는 표현은 단위 시간당 증발량(kg/h, t/h)으로, 실사용자와 제조자가 직관적으로 이해하기 쉬운 지표이다. 상당증발량은 특정 기준 상태로 환산한 값으로 보일러 성능을 표준화하여 비교하기 위해 사용한다.
보일러 마력(Boiler HP)은 보일러의 출력을 증발량으로 환산한 전통적 단위로, 1보일러 마력은 대기압 하에서 100℃의 물을 100℃의 포화증기로 만드는 데 필요한 증발량을 의미한다. 본 자료에서는 시험·설계에서 통상적으로 1HP = 15.65 kg/h를 기준값으로 사용한다.
상당증발량은 실제 증발량과 실제 엔탈피차를 표준 잠열로 환산하여 계산한다. 표준 잠열로는 539 kcal/kg을 사용하며, 실제 증기 엔탈피와 급수 엔탈피의 차이를 기준 엔탈피차로 나누어 상당증발량을 구하거나 역산하여 실제 증발량을 구한다. 증발배수는 단위 시간당 발생 증기량을 단위 시간당 연료 사용량으로 나눈 값으로 보일러의 연료 효율 관련 지표이다.
보일러의 성능 표시와 물리적 제원은 구분한다. 전열면적 등은 전열능력과 관련된 지표이지만, 지름이나 최고사용압력 등은 보일러의 용량 자체를 직접 나타내는 표시 방법이 아니다. 따라서 용량 표시인지 제원인지 개념을 명확히 구분하여 이해한다.
예1: 상당증발량에서 실제 증발량을 역산하는 계산으로, 문제 재료를 그대로 사용한다. 급수 온도 25℃, 보일러 압력을 15 kgf/cm²로 설정하고, 기준환산 증발량 Me = 2500 kg/h, 증기 엔탈피가 639 kcal/kg인 경우 급수와의 엔탈피차는 639 - 25 = 614 kcal/kg로 계산한다. 상당증발량 정의 Me = 실제증발량 × (실제엔탈피차 ÷ 539)이므로, 실제증발량 = Me ÷ (실제엔탈피차 ÷ 539) = 2500 ÷ (614 ÷ 539) ≈ 2195 kg/h로 계산한다.
예2: 실제 증발량에서 상당증발량을 구하는 계산으로, 급수온도 20℃, 발생증기 엔탈피 650 kcal/kg, 실제증발량 W = 2000 kg/h일 때 엔탈피차는 650 - 20 = 630 kcal/kg이다. 상당증발량 Me = W × (실제엔탈피차 ÷ 539) = 2000 × (630 ÷ 539) ≈ 2338 kg/h로 계산한다.
보일러의 성능에서 증발배수란?
정답 ① · 보일러의 증발배수(Evaporation Rate)는 보일러의 효율이나 성능을 나타내는 지표로, 단위 시간당 생산된 증기량을 같은 시간 동안 소비된 연료의 양으로 나누어 계산합니다. 즉, 연료 1kg당 발생하는 증기의 양을 의미하므로 '1시간당 발생 증기량을 1시간당 연료 사용량으로 나눈 값'이 올바른 정의입니다.
증발배수는 단위 시간당 발생 증기량을 같은 시간의 연료 사용량으로 나눈 값이다.
보일러 1마력에 상당하는 증발량은?
정답 ① · 보일러 1마력(Boiler Horsepower)은 대기압 하에서 100℃의 물을 100℃의 포화증기로 변환시키는 데 필요한 증발량을 기준으로 정의되며, 그 양은 시간당 약 15.3kg 또는 15.65kg으로 통용됩니다. 우리나라 기능사 시험 등에서는 보통 15.65 kg/h를 기준값으로 사용합니다.
보일러 1마력(Boiler HP)은 대기압 하에서 100℃ 물을 100℃ 증기로 만드는 데 필요한 증발량으로, 약 15.65 kg/h입니다.
급수온도 20 ℃, 압력 7 kg/cm²의 증기를 매시 2000 kg 발생시키는 보일러의 상당 증발량은? (단, 발생 증기의 엔탈피는 650 kcal/kg 이다.)
정답 ③ · 상당 증발량(Me) = 실제 증발량(W) × (증기 엔탈피(h) - 급수 엔탈피(hf)) / 증발 잠열(r = 539 kcal/kg) 공식을 사용합니다. 급수 온도 20℃의 엔탈피는 약 20 kcal/kg입니다.
상당 증발량은 실제 증발량에 엔탈피 차이를 표준 잠열(539kcal/kg)로 나눈 계수를 곱해 구한다.
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