보일러란 연료의 연소로 발생되는 열을 밀폐용기 내에 있는 물에 전달하여 일정 압력의 증기를 발생시켜 건물의 난방, 온수 등에 사용하는 설비입니다.
보일러는 연료의 연소로 열을 발생하는 부분과 밀폐용기의 벽을 통하여 열을 내부의 물에 전하여 증발시키는 부분(보일러 본체)으로 구성됩니다.
보일러 종류
1. 둥근 보일러(보일러 몸체가 하나의 원통으로 된 보일러)
1)노통 보일러:
동체 내에 노통만 있는 보일러 -> 랭커셔 보일러, 코니시 보일러
*랭커셔 보일러: 노통이 2개, 코니시 보일러: 노통이 1개임
2) 연관 보일러:
동체 내에 노통 대신 다수의 연관만 있는 외분식 보일러
3) 노통 연관 보일러: 동체 내에 노통과 연관이 있는 보일러
2.수관식 보일러(다수의 수관과 드럼으로 된 보일러)
1) 자연 순환식 수관 보일러:
보일러 강수관내의 물의 밀도와 승수관(증발관) 내의 기포를 포함한 기수(증기+ 물) 혼합물의 밀도차에 의해서 발생하는 순환력으로 순환이 이루어지는 보일러임(140 bar g이하)
2) 강제 순환식 수관 보일러 :
강수 관과 승수 관(증발관) 사이에 순환펌프를 설치하여 강제로 순환시키는 보일러로 모든 수관 내로 물이 균일하게 흘러가도록 하여 과열을 방지하는 것이 필요함
3) 관류식 보일러(Drumless Boiler):
물은 긴 관의 한끝에서 순환펌프로 압입 되면서 관이 가열되면, 물은 관을 유동하면서 예열, 증발하여 증기가 된 후 다른 한끝으로 나가게 된다
보일러의 열에너지 전달
열에너지는 다음의 3가지 방법으 로 전달된다.
▶ 복사 ▶ 대류 ▶ 전도
열 전달은 3가지 방법 모두에 의 해 동시에 일어난다.
보일러 화실은 복사에너지에 노 출되어 있으며, 열은 고온 연소 가스의 대류에 의하여 보일러의 다른 부분으로 옮겨진다. 다시 열은 튜브 벽과 다른 전열면을 통한 전도에 의하여 물로 전달된다.
복 사 열(RADIANT HEAT)
복사는 열에너지가 전자파의 모양으로 사방으로 전파되는 현상이다 모든 물체는 절대 0도가 아닌 한 표면에서 에너지를 복사한다. 복사에너지가 다른 물체에 부딪히면 그 일부는 흡수되고 다른 일부는 반사되고 나머지는 투과된다.
흡수율 a + 반사율 r + 투과율 t = 1
* 대부분 기체에서는 r은 거의 0이고, a도 대단히 적어, t가 거의 1이다
대부분 고체 및 액체에서는 t가 거의 0이고 보통 불투명체는 복사를 받으면 일부는 반사하고 대부분 흡수한다. a =1인 물체를 완전 흑체라 한다
Q = 4.88 x x A x [(T1/100) 4 - (T2/100) 4] (Kcal/h): 스테판 볼쯔만 법칙 : 복사 능(흑도), T1:발열면의 절대온도( K ), T2:전열면 절대온도( K )
대 류(CONVECTION)
대류는 가스와 액체의 이동에 의하여 고체의 표면과 유체사이 또는 유체와 고체 표면 사이의 열전달을 말하며, 열이 연소가스와 보일러 관수의 이동에 의하여 전달된다.
연소가스 <-->튜브 <--> 물 연소가스 <--> 노통
Q = x A x (t1 - tw)
: 열전달율(kcal/m2h℃)
가스와 액체가 팬 또는 펌프에 의하 여 이동되는 것을 강제대류라고 부르며, 물질 내의 밀도차에 의하여 자연 적으로 이동하는 것을 자연대류라고 부른다.
전 도(CONDUCTIVITY)
전도는 물질이 상호 접촉하고 있을 때 한 물질 내에서 또는 한 물질에서 다른 물질로의 열에너지의 흐름이다.
어떤 물질의 한 부분에 가해지는 열은 그 물질을 통하여 다른 부분으로 전달된다. 이 때
열 전도율은 양쪽면의 온도차와 물질의 두께, 그 물질이 좋은 열전도체인지의 여부에 따 라 다르다. (재질의 특성에 의해 결정됨)