어떤 보일러 송풍기의 풍량이 3600 m³/min, 송풍압력이 35mmH2O, 효율이 0.62 이면, 이 송풍기의 소요동력은?
- 33.2 kW
- 53.5 kW
- 63.4 kW
- 87.6 kW
정답과 해설 보기
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.
개념 한 쪽
에너지관리기능장 댐퍼, 연도 및 연돌, 소음기 — 통풍력, 송풍기 동력, 풍량조절
보일러 계통의 공기유동과 배기가스 흐름 관리는 통풍 방식과 연돌의 자연통풍력, 송풍기의 동력 및 풍량 제어 방식에 의해 결정된다는 관점으로 접근한다. 공동현상은 펌프 계통 측에서 성능 저하와 손상을 유발하는 대표적 이상 현상이며, 통풍 방식은 압입통풍과 흡입통풍으로 구분된다. 연돌의 자연통풍력은 내부 배기가스와 외기 간의 밀도 차이에 의해 발생하며 이를 식으로 표현할 수 있다. 송풍기 동력 계산 공식과 터보형 송풍기의 풍량 조절 방법은 실무 계산과 운영상 중요한 판단 근거가 된다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「댐퍼, 연도 및 연돌, 소음기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 송풍기 소요동력 계산 | 1 | 풍량·압력·효율을 이용해 송풍기 동력을 계산하는 방법을 묻는다 |
| 통풍방식 구분 | 1 | 흡입통풍과 압입통풍의 설치 위치와 노 내 압력 상태를 구별하는 능력을 묻는다 |
| 송풍기 풍량조절 방법 판별 | 1 | 터보형 송풍기의 풍량 조절 방법으로 적절하지 않은 것을 고르는 문제를 묻는다 |
뜻
공동현상은 펌프 흡입부 압력이 떨어져 유체가 끓어 기포가 생기고, 이 기포가 펌프 내부에서 붕괴하면서 충격을 주어 부식·침식 및 소음·진동을 일으키는 현상으로 정의한다. 공동현상은 펌프의 양정과 효율을 저하시켜 운전 불능이나 성능 저하를 초래하므로 펌프 운전 상태를 주의 깊게 관찰해야 한다.
보일러의 통풍장치는 자연통풍과 기계통풍으로 구분되며, 기계통풍은 압입통풍과 흡입통풍으로 나뉜다. 압입통풍은 버너(연소기) 측에 송풍기를 설치하여 공기를 강제로 밀어넣어 노내를 양압으로 만드는 방식이다. 흡입통풍은 연도나 연돌 하부에 송풍기를 설치하여 연소가스를 빨아내어 노내를 부압으로 유지하는 방식이다. 두 방식은 송풍기 설치 위치와 노내 압력 상태에서 차이를 보이므로 문제에서는 설치 위치와 압력 상태를 기준으로 판단한다.
연돌의 자연통풍력은 내부의 고온 배기가스와 외부 공기 간의 밀도 차이에 의해 발생하는 부력으로 설명한다. 이를 식으로 표현하면 통풍력 Z는 외기 비중량 γa와 배기가스 비중량 γg의 차이에 연돌 높이 H를 곱한 Z=(γa-γg)H로 나타낸다. 밀도 차가 클수록, 높이가 클수록 통풍력은 커지며 외기온도가 높아져 밀도 차가 줄면 통풍력은 감소한다.
송풍기의 소요동력은 풍량 Q(m³/min), 송풍에 필요한 정압 p(mmH2O) 및 송풍기 효율 η를 적용하여 다음 식으로 구하여 계산한다: P = (Q × p) / (6120 × η). 이 식의 상수 6120과 단위 일치에 유의해야 하며, 효율이 반영된 분모 위치에 따라 필요한 입력동력이 보정됨을 이해해야 한다. 터보형 송풍기의 풍량 조절은 회전수 변경, 댐퍼 조정, 흡입·배기 베인 각도 조절 등으로 이루어지며 송풍기 깃(vane)의 '수량'을 조절하는 방식은 일반적인 풍량 제어법에 해당하지 않는다는 점을 구분해야 한다.
예제
송풍기 소요동력 계산 예시를 보인다. 예를 들어 공급풍량을 분당 3,600 m³, 송풍 정압을 35 mmH2O, 효율을 0.62로 가정하고 앞의 식에 값을 대입한다. 분자는 3,600 × 35 = 126,000이고 분모는 6,120 × 0.62 = 3,794.4이므로 P ≒ 126,000 ÷ 3,794.4 ≒ 33.2 kW가 된다. 이 계산에서 단위 상수 6120과 효율의 위치를 정확히 적용해야 오차를 피할 수 있다.
연돌 통풍력의 식 사용 예시는 식 자체의 이해를 점검하는 데 집중한다. 통풍력 Z = (γa - γg) H라는 식은 외기 비중량이 배기가스 비중량보다 클 때 상승력을 만들며, 연돌 높이 H가 클수록 동일한 비중 차에서 통풍력이 커진다는 원리를 보여준다.
대표 기출 3문항
압입통풍 방식의 설명으로 옳은 것은?
- 배기가스와 외기의 비중량 차를 이용한 통풍방식이다.
- 연도나 연돌 쪽에만 송풍기가 있는 방식이다.
- 버너 쪽과 연돌 쪽에 각각 송풍기가 설치된 방식이다
- 버너 쪽에만 송풍기가 있는 방식이다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 압입통풍 방식의 개념을 묻는 문제이다. 압입통풍은 버너 쪽에 송풍기를 설치하여 공기를 연소실 쪽으로 압입하는 방식으로, 로 내 압력이 대기압보다 높아진다.
압입통풍은 연소기(버너) 측에 송풍기를 설치하여 강제로 공기를 공급하는 방식이다.
터보형 송풍기가 장착된 보일러에서 풍량조절 방법이 아닌 것은?
- 댐퍼의 조절에 의한 방법
- 회전수 변화에 의한 방법
- 송풍기 깃(vane)의 수량조절의 의한 방법
- 흡입베인의 개도에 의한 방법
정답과 해설 보기
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.
자주 묻는 물음
- 공동현상이 펌프에 미치는 영향은 무엇인가?
- 공동현상은 흡입부에서 기포가 생성되어 펌프 내부에서 붕괴하면서 부식과 침식을 유발하고 소음·진동을 증가시키며 양정과 효율을 저하시키고 운전불능을 초래할 수 있다.
- 흡입통풍과 압입통풍은 어떻게 구분해야 하나?
- 흡입통풍은 연도 하부나 연돌 끝에 송풍기를 두어 연소가스를 빨아들여 노 내를 부압으로 유지하는 방식이고, 압입통풍은 버너 측에 송풍기를 두어 공기를 강제로 밀어넣어 노 내를 양압으로 만드는 방식으로 송풍기 설치 위치와 노 내 압력 상태로 구분한다.
- 터보형 송풍기의 풍량을 조절하는 일반적 방법은 무엇인가?
- 터보형 송풍기의 풍량 조절은 주로 회전수 변경, 댐퍼를 이용한 시스템 저항 조절, 흡입·배기 베인 각도 조절로 수행하며 송풍기 깃 수량을 바꾸는 방식은 일반적 제어법이 아니다.
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