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증기 제어

진공 증기의 기초

증기가 이와 같이 강하게 뿜어져 나오는 이유는 무엇일까요?

증기는 흔히 밸브가 열려 대기에 방출될 때 세게 뿜어져 나오는 모습을 연상시킵니다. 증기는 밸브 패킹과 핀홀 누설을 통해서도 뿜어져 나옵니다. 이 현상은 무엇을 의미할까요? 답은 간단합니다. 증기가 대기압보다 압력이 높다는 것 입니다.

蒸気と言えば、バルブを開けて大気へ放出させると勢いよく吹き出すイメージがあります。

그렇다면 증기의 압력은 항상 대기압보다 높을까요? 사실 그렇지 않습니다. 대기압보다 낮은 압력에서 진공증기를 생성하고 사용할 수 있습니다.

고도가 높을수록 물의 끓는점이 낮아진다는 사실은 상식입니다. 다시 말해, 압력이 낮을수록 물이 더 낮은 온도에서 끓습니다. 대기압보다 낮은 압력에서 생성되는 증기의 온도는 100 °C 보다 낮을 것입니다.

저온 포화 증기 (진공 증기)

포화 증기 표를 보면, 포화 증기의 압력은 100 °C 에서 대기압과 가까운 101.42 kPa 임을 확인할 수 있습니다. 증기표에서는 온도가 100 °C 미만인 증기에 대한 데이터도 확인할 수 있습니다.

온도기준의 포화증기표

TEMP. PRESS.(게이지) 비체적 비엔탈피
°C kPaG m3/kg kJ/kg
T P Vf Vg Hf Hfg Hg
60 -80.05 0.00101711 7.667 251.2 2609 2358
70 -68.8 0.00102276 5.039 293.1 2626 2333
80 -52.58 0.00102904 3.405 334.9 2643 2308
90 -29.82 0.00103594 2.359 376.9 2659 2282
100 0.093 0.0010435 1.672 419.1 2256 2676
110 42.051 0.0010516 1.209 461.4 2230 2691
120 97.340 0.0010603 0.8913 503.8 2202 2706
130 168.93 0.0010697 0.6681 546.4 2174 2720
140 260.18 0.0010798 0.5085 589.2 2144 2733
150 374.78 0.0010905 0.39250 632.3 2114 2746
 

100 °C 미만인 증기

온도가 100 °C 미만인 포화 증기의 압력은 약 101.42 kPa인 대기압보다 낮습니다. 진공 증기는 널리 알려져 있지 않고 널리 이용되지도 않지만 실제로 존재하며, 특정 가열 용도에 매우 효과적입니다. 이에 대해서는 나중에 알아보겠습니다.

진공 증기를 만드는 방법

온도가 100 °C 보다 낮은 포화 증기는 대기압보다 낮은 압력에서 진공 상태로만 존재할 수 있으므로, 시작할 때 배관, 열교환기, 스팀트랩 및 응축수 회수 시스템에서 증기 시스템 자체를 대기압보다 낮은 압력으로 감압해야 합니다.

진공을 생성하는 몇 가지 방법이 있지만, 진공 증기 시스템에서 전기식 진공 펌프를 사용하는 방법이 가장 일반적입니다.

There are several ways to generate vacuum, but electric vacuum pumps are commonly used in vacuum steam systems.

진공 증기의 특성

진공 증기를 사용하려면 추가 작업 및 장비가 몇 개 필요하지만, 진공 증기를 활용하면 대기압보다 높은 포화 증기와 똑같은 장점을 얻을 수 있습니다. 이런 장점은 다음과 같습니다:

  • 잠열 전달을 통한 빠르고 균일한 가열: 향상된 제품 품질 및 생산성
  • 압력으로 온도 제어 가능: 빠르고 정확한 온도 설정 가능
  • 높은 열 전달 계수: 요구되는 열 전달 면적을 작게 설계할 수 있어 초기 장치 비용 감소 가능

증기는 낮은 온도에서도 탁월한 열 매체입니다.

100 °C미만에서 빠르고 균일한 가열을 실현하는 데 도움이 필요하십니까?