증기의 종류와 용도
증기의 용도는 어떤 것이 있을까?
증기라는 것은 물뿐 아니라 물체가 기체로 변한 상태를 말하는 것으로, 세상에는 여러 종류의 증기가 존재 하지만, 거의 증기=수증기의 의미로 사용되고 있습니다.
그 수증기는 일정 압력에서 가열되어, 끓어 증발해 기체가 된 것으로 요즘은 공업 분야뿐 아니라, 가정용 스팀오븐이나 스팀 세정기처럼, 응용 범위가 확대되고 있습니다.
증기의 용도는 가열・가습 용도와 동력용도로 크게 구분됩니다.
이번에는 용도의 측면에서 증기의 종류를 정리해 보겠습니다.
가열・가습용증기
정압증기
가장 일반적으로 공장에서 사용되는 증기 입니다. 열교환기나 스팀기등의 가열・가습의 목적으로 널리 이용, 특히 0.1~5MPa,110~250℃정도 입니다.
많은 경우 압력과 온도의 관계가 일정해 사용이 간편하며, 잠열 가열에 따른 신속한 가열이 가능하기 때문에 포화증기의 상태로 사용되고 있습니다. 식품 가공 등의 분야에서는 「굽기・건조시키기」위한 열원으로 가열증기가 사용되는 경우가 많이 있습니다. 특히 대기압력에서 200～800℃정도의 과열증기는 사용이 간편해, 가정용 스팀오븐에도 이용되고 있습니다.
진공증기
대기 압력 이하, 100℃이하의 증기로 종래의 열매체로 온수가 사용되던 온도에서 사용되고 최근 급속히 이용분야가 확대되고 있습니다.
정압증기로 사용되는 포화증기와 같이, 압력의 조정에 따라 빠르게 온도의 조정이 가능하기 때문에, 온수로는 불가능 했던 세밀한 온도 컨트롤이 가능하게 되었습니다. 물론 감압만으로는 대기압 이하로는 되지 않기 때문에 진공 발생 장치를 사용해야 합니다.
동력용 증기
증기 터빈 등의 동력용으로 사용되고 있습니다. 40년 정도 이전의 예로 증기 기관차가 있었습니다만, 요즘은 동력용 증기의 이용은 쉽게 볼 수가 없습니다. 그러나 증기를 동력으로 사용하는 기술의 발전과 진보는 지금도 지속되고 있습니다.
증기 터빈은 화력 발전소에서 없어서는 않되는 장치로써, 효율을 높이기 위한 목적에서, 한층 높은 고압・고온화가 진행되고 있습니다. 일본에는 25MPa・610℃의 초임계 압력의 과열증기를 터빈에 사용하는 화력발전소가 있습니다. 증기터빈은 응축수의 유입에 따른 기기손상방지를 목적으로 습증기를 막고자, 과열상태를 사용하는 것이 대부분 이지만, 원자력 발전소의 터빈은 기기에 사용하는 재료의 특성상 고온의 증기사용이 불가능해 고압의 포화증기를 사용하기도 합니다.
각종 증기의 분포
각 증기의 이름을 클릭하면, 각 증기의 대표적인 용도를 볼수 있습니다.
각 증기의 용도의 이미지
제품의 온도를 높이기 위해 사용된 증기가 응축수가 되어 스팀트랩으로 배출됩니다.
과열증기는 열풍에 따른 가열에 비해 무산소 상태의 가열이 가능해, 가열능력이 높은등의 장점이 있어 실용화를 위한 연구가 진행중 입니다.
수증기를 더욱 가열해 100℃이상의 고온상태의 정압과열증기는, 열전달 효율이 높아 굽는 능력이 뛰어납니다. 또, 대기압력이기 때문에 취급이 간편한 것도 특징입니다.
진공증기(포화):진공 증기 가열시스템(VM-H):패키지 타입
온수 가열식에 비해 신속히 설정온도에 도달해 편차가 없는 균일한 가열이 가능합니다.
증기의 운동에너지가 터빈을 회전시켜, 연결되어 있는 발전전기의 로터를 회전시켜 전기를 발생시킵니다.
포화증기도 과열증기도 액체인 물이 상변화하여 기체가 된 것 임에는 틀림없으나, 그 성질은 상당히 다릅니다. 또 물에는 증기라고도 물이라고도 부를 수 없는 임계수라는 상태가 있습니다. 이제부터 증기 그 자체의 성질의 차이에 대해서는 증기의 상태에 따른 분류에서 설명하겠습니다.
