개념 한 쪽
보일러는 구조와 가열 방식, 순환 원리에 따라 여러 종류로 나뉜다. 주요 분류는 간접가열과 직접가열, 수관·수평·수직 배치, 자연순환과 강제순환, 관류식과 순환식 등으로 나뉘며, 각 유형은 설계 목적과 운전 조건에 따라 선택한다.
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출제기준 단원 「사용재질에 따른 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 노통 편심 설치 목적 판단 | 1 | 코르니쉬 보일러의 편심 노통 설치 이유를 묻기 |
| 노통 연관 보일러 특징 판별 | 1 | 노통 연관 보일러의 장단점과 구조적 특성 구분하기 |
| 수관 보일러 배치 구분 | 1 | 수관 보일러의 수평·수직 배치 유형 식별하기 |
슈미트 보일러는 연소가스가 물과 직접 접촉하지 않고 다른 매개체를 통해 열을 전달하는 구조로, 열원이 물과 직접 닿지 않는 간접가열 방식에 해당한다. 간접가열은 연소가스와 보일러수의 직접 접촉을 피해야 할 때 적용하는 분류 기준으로 본다.
노통연관 보일러는 여러 개의 노통을 연결하여 전열면적을 확보한 구조로 전열면적이 넓어 증발량이 크고 반응이 빠른 장점이 있다. 그러나 노통 수가 많아 연결관이 복잡하고 설비비가 증가하는 단점이 있으므로 구조의 복잡성과 비용 측면을 항상 고려한다.
수관보일러는 관 안을 물이 흐르며 증기를 만드는 유형으로, 관의 배치에 따라 수평 수관식과 수직 수관식으로 구분한다. 바브콕 보일러는 수평 수관식의 대표적 예로 수평 배치를 특징으로 한다. 반대로 야로우, 가르베, 다쿠마 등은 수직 수관식에 속한다.
순환 방식으로 보면 자연순환은 포화수와 포화증기의 밀도차에 의해 물이 스스로 순환하는 방식으로, 바브콕이나 바브콕 계열의 보일러가 자연순환의 원리를 이용한다. 반면 강제순환은 펌프를 이용하여 물을 강제로 순환시키는 방식으로, 라몬트 보일러는 펌프를 사용한 강제순환식 수관보일러의 대표적 예시로 본다.
관류 보일러는 물이 관을 한 번만 통과하면서 증기로 변하는 구조의 보일러로, 긴 수관으로만 구성되어 초고압·초임계 조건의 증기를 얻는 데 적합하다. 슐처 보일러는 관류식 보일러의 예로 분류한다. 초임계 운전에서는 물과 증기의 밀도차가 소멸하므로 자연순환이 불가능하며, 이 경우 벤슨 보일러처럼 강제순환 또는 펌프 방식을 사용해야 한다.
코르니쉬 보일러에서 노통을 편심으로 설치하는 목적은 자연 대류에 의한 순환을 원활하게 하여 국부 과열을 방지하고 열효율을 높이기 위한다. 편심 배치는 수조 내부의 흐름을 유도하여 순환을 개선하는 설계적 선택으로 판단한다.
문제 유형 예시: - 보기에서 '슈미트'가 나오면 '간접가열'이라는 키워드를 먼저 떠올려 정답으로 선택한다. 슈미트는 연소가스와 물이 직접 접촉하지 않는 간접가열 보일러이다. - 노통 연관 보일러의 특징을 물을 때는 '전열면적↑, 증발량↑, 구조복잡↑, 설비비↑'의 대조 관계를 확인한다. '구조가 간단하여 설비비가 적다'는 설명은 반대로 오답으로 본다. - 수관 배치 문제에서는 '바브콕=수평', '야로우/가르베/다쿠마=수직'의 연상을 활용한다. 라몬트는 '강제순환·펌프 사용'으로 구분한다. - 관류식 보일러를 묻는 문제에서는 '긴 수관으로 한 번 흐름→초고압 증기' 패턴을 찾아 슐처 보일러를 선택한다.
코르니쉬 보일러(cornish boiler)에서 노통을 편심으로 설치하는 이유는?
정답 ④ · 코르니쉬 보일러와 같은 연통관 보일러에서는 노통(furnace tube)이 동체 중심보다 한쪽으로 치우치게 편심으로 설치합니다. 이는 노통을 한쪽으로 배치함으로써 보일러 내부의 물이 노통의 한쪽 면과 동체 사이를 따라 위로 올라가고, 반대쪽에서 아래로 내려오는 자연 대류(물의 자연 순환)가 원활하게 일어나도록 유도하기 위함입니다.
코르니쉬 보일러의 편심 노통 설치는 자연 대류 순환을 유도하여 열효율을 높이고 과열을 방지한다.
노통 보일러와 비교한 노통 연관 보일러의 특징을 설명한 것으로 잘못된 것은?
정답 ④ · 노통 보일러와 비교한 노통 연관 보일러의 특징 중 잘못된 설명을 고르는 문제이다. 노통 연관 보일러는 다수의 연관을 통해 전열면적을 크게 확보하므로 증발량이 많고 효율이 좋으며, 비교적 짧은 시간에 증기를 얻을 수 있다.
노통 연관 보일러는 다수의 노통으로 전열면적을 확보하므로 구조가 복잡하고 설비비가 비싸다.
수관 보일러 중 수평 수관식 보일러인 것은?
정답 ② · 수관 보일러 중 수평 수관식에 해당하는 보일러을 고르는 문제이다. 수관 보일러는 수관의 배치 방향에 따라 수평 수관식과 수직 수관식으로 분류된다.
수평 수관식 보일러의 대표격은 바브콕 보일러이며, 나머지는 수직 수관식이다.
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