스톨현상이란 무엇일까요?

스톨현상은 다음과 같이 정의됩니다:

스팀트랩과 같은 배출 장치에서 필요 차압을 형성하지 못하는 상태, 즉 음압이 되어 응축수가 배출되지 못하여 열교환기 내부에 체류되는 상태입니다.

스톨현상은 주로 다음과 같은 문제와 연관됩니다.

히터의 파손
워터햄머
불균일한 가열 온도

따라서 증기 시스템에 이러한 문제가 나타나고 있다면, 스톨현상이 발생하고 있을 가능성이 높습니다.

장치에서 발생하는 스톨현상

응축수가 장치 내부에 체류되는 것은 제품 품질에 영향을 미칠 뿐 아니라 장치의 손상을 초래할 수 있습니다.

응축수는 트랩 입구(1차측) 압력과 출구 압력(2차측)의 압력 차이를 통해 배출됩니다. 적절한 응축수 흐름을 만들어내기 위해 트랩 입구 압력은 항상 출구 압력보다 높아야 합니다.

증기 시스템은 이 압력 차이를 통해 응축수를 배출하도록 설계되었지만, 다양한 요인이 해당 메커니즘을 방해할 수 있습니다. 예를 들면, 온도 조절을 위한 증기제어 밸브의 사용은 트랩에서 작동 차압이 역전되어 스톨현상이 발생할 수 있습니다.

일반적으로 다음과 같은 조건 때문에 스톨현상이 발생할 수 있습니다.

장치 내부가 항상 진공 상태
일정한 음의 차압
양압에서 음압으로 차압 변화

증기를 사용하는 열풍 히터 스톨현상 발생 메커니즘

일반적으로 열교환기는 예상 가능한 최대 부하를 충족하도록 설계되었습니다. 열교환기의 열전달 표면적은 고정되어 변경할 수 없지만, 부하는 작동 조건에 따라 변동합니다. 예를 들어, 열풍 히터의 공기 유량이 감소하면 열원으로 사용되는 증기의 온도(압력)를 낮추는 방법밖에 없습니다.

온도 제어 밸브의 밸브 개도가 완전히 닫히는 쪽으로 조절되면 열교환기 내부의 압력이 떨어집니다. 그 결과 트랩 입구 압력이 낮아져 출구 압력보다 낮아지면, 응축수가 트랩에서 더 이상 배출되지 않고 장치 내부에 체류됩니다.

열풍 히터에서의 스톨현상

설명:

증기를 사용하는 열풍 히터 시스템에서는 압력을 조절하고 균일한 온도를 유지하기 위해 제어 밸브, 온도 센서 및 컨트롤러가 사용됩니다. 위의 애니메이션은 이러한 시스템의 예입니다. 0.3MPaG(44psig)에서의 증기는 80°C(176°F)의 뜨거운 공기를 얻기 위해 사용됩니다. 이러한 상황에서 종종 스톨현상이 발생됩니다.

히터는 상온에서 먼저 시작합니다. 제어 밸브에 의해 조절되는 증기는 목표 온도에 도달하는 데 필요한 열을 공급합니다. 이 경우, 80ºC(176°F)
온도가 80ºC(176°F)에 가까워지면 제어 밸브 개도가 감소하여 증기 압력 및 열 공급이 감소합니다.
공기가 가열되면 히터 내부의 증기 압력과 온도가 떨어지기 시작합니다. 저압 증기로 공기를 가열하면 열교환기 내의 압력이 훨씬 더 떨어집니다. 이로 인해 트랩 작동 시 차압이 불충분해지고 응축수가 히터 내부에 체류될 수 있습니다.
그런 다음 온도가 저하되면 제어 밸브는 열림(증기 압력 증가)으로 반응하며, 이때 체류된 응축수가 방출됩니다.
이러한 사이클이 반복되어 트랩 작동 차압이 불충분할 때마다 응축수가 체류됩니다.

스톨현상으로 발생되는 문제

체류된 응축수는 트랩 입구(1차 압력)에서 압력을 복원하여 제거할 수 있지만, 입구 압력이 복구되고 체류된 응축수를 배출하는데 걸리는 시간 동안에도 문제가 발생합니다. 스톨현상 현상은 장치 파손, 제품 품질과 생산량에 영향을 줄 수 있으며, 튜브 및 채널 헤드의 가스켓을 손상시키는 등 워터햄머로 인한 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.