AG에너지설비의 기계설계

🔯F 난방부하 및 난방설비

🔯난방방법

👆 복사난방

21A02 16B06 19b09 24b03

F 복사난방

실내온도의 분포가 균등하여 쾌감도가 높다 ➕
방열기가 필요하지 않으므로 바닥면의 이용도가 높다 ➕
공기 대류가 적으므로 바닥면 먼지상승이 없다 ➕
방이 개방된 상태에서도 난방효과가 있다 ➕
손실열량이 비교적 적다

외기온도 급변에 따른 방열량 조절이 어렵다 ➖
초기 시설비가 많이 소요된다 ➖
시공, 수리, 방의 모양을 변경하기가 어렵다 ➖
열손실을 차단하기 위하여 단열층이 필요하다

🔯난방기기

방열기

🔯연료의 종류 및 특성

🔯연소 및 연소장치

👆F 액체연료의 분무방식

19A

F 액체연료의 분무방식

● 가압 분사식 : 유압펌프를 이용하여 연료에 압력을 가한 후 연료 자체의 압력에 의해 노출에서 고속으로 분출시켜 미립화 시키는 버너

● 회전식 : 고속으로 회전하는 분무컵에 연료 공급관을 통해 연료가 공급되면, 이 연료는 분무컵의 원심력에 의해 분무컵 내면에 액막이 형성되고, 여기에 1차공기가 고속으로 분출되면서 미립화시키는 버너

● 기류 분무식 : 저압의 공기 또는 고압의 공기나 증기 분무매체를 이용하여 연료를 미립화시키는 버너로 2유체 버너라고도 한다

👆F 블로우오프

22A 11C

F 블로우오프

버너출구에서 가연성 기체의 유출속도가 연소속도보다 큰 경우 불꽃이 노즐에 장착되지 않고 꺼져버리는 현상

👆F2 보일러점화 불량(비료소검봉)

” 10C 16A09 22A04 “

보일러 가동을 시작할 때 점화가 불량한 경우 그 원인 5가지를 쓰시오.

F2 점화불량(비료소검봉)

❶공기비가 나쁠때
❷ 연료의 온도가 높을때
❸ 연소실 온도가 낮을때
❹ 화염검출기의 기능이 불량할때
❺ 점화봉 삽입위치가 불량할때
● 통풍이 적당하지 않을때
● 점화용 트랜스의 전기 스파크가 불량할때

점화전극의 클리어런스가 맞지 않을 때 연료의 유출속도가 너무 빠르거나 늦을 경우 버너의 유압이 맞지 않을때

👆F 미분탄연소기

22C

F 미분탄연소기

석탄을 200메쉬(mesh)이하로 분쇄해서 1차 공기와 혼합하여 연소실에 분사하는 보일러의 연소장치

적은공기비로 완전 연소가 가능하다 ➕
점화, 소화가 쉽고 부하변동에 대응하기 쉽다 ➕
대용량에 적당하고, 사용연료 범위가 넓다

➖

설비비 유지비가 많이소요된다 ➖
회, 분진 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다 ➖
연소실이 크고, 폭발의 위험성이 크다

🔯연료저장 및 공급장치

🔯통풍 및 통풍장치

👆F4 자연통풍에서 통풍력이 증가되는 조건

21B04 14C01.

F4 통풍 및 통풍장치

❶ 연돌의 높이를 높게한다
❷ 연돌의 단면적을 크게 한다
❸ 연돌의 굴곡부가 적게 한다
❹ 배기가스의 온도를 높게 유지한다

● 외기온도가 낮을수록
● 습도가 낮을수록
● 연도의 길이가 짧을 수록
● 배기가스의 비중량이 작을수록
● 외기의 비중량이 클수록

👆F5 보일러 통풍방법

22B04

F5 보일러 통풍방법

평형통풍법 : 연소실 내의 압력이 정압이나 부압으로 조절이가능하고 강한 통풍력을 얻을수 있지만 초기 설비비와 유지비용이 많이 소요된다
압입통풍법 : 송풍기를 연소실 앞에 설치하여 연소용 공기를 대기압이상의 압력으로 연소실에 밀어 넣는 방식으로 연소실 압력이 정압으로 유지된다
흡입통풍법 : 송풍기를 연도 중에 설치하여 연소 배기가스를 배출시키는 방식으로 연소실 압력이 부압으로 유지된다

👆F6 🔢통풍력

(기본)21c09 24b14 19a11 19b15

$$ Z=273H(\frac{\gamma_a}{T_a}-\frac{\gamma_g}{T_g})\times \eta[mmH_2O] $$

👆F7 송풍기의 상사

” 21B05 14C “

F7 송풍기의 상사

\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]

\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]

\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]

👆F8 원심펌프 비교회전도

21B12 17b06

F8 원심펌프 비교회전도

비교회전속도(비속도) : 토출량이 1[m³/min], 양정이 1[m]가 발생하도록 설계한 경우의 판상 임펠러의 분당 회전수를 나타낸다

$$ N_s=\frac{N\sqrt{Q}}{(\frac{H}{n})^{\frac{3}{4}}} $$

N회전수 Q유량
H양정 Z단수

🔯 매연 및 집진장치

매연발생의원인

👆F9 집진장치

종류	17B01	22A03	23b04
장단	16C07	20A02	20c06
건식	22B12	17C03		19B04

►보일러에서 연료를 연소 후 배출되는 배기가스 중에 함유된 분진 등을 제거하는 집진장치를 3가지로 분류하여 쓰시오

F9 집진장치(종류)

습식집진장치:
벤투리 스크러버, 제트 스크러버, 사이클론 스크러버, 충전탑, 유수식,
건식집진장치:
중력식, 관성력식, 원심식, 여과식,
전기식집진장치:
코드렐 집진장치

F9 집진장치(중력침강식)

배기가스 중 매연 함유 입자를 중력으로 자연 침강시키는 집진장치의 이름은 무엇인가

F9 집진장치(전기집진장치)

판상(板狀) 또는 관상(管狀)으로 이루어진 집진전극을 (양극+)으로 하고, 집진전극 중앙에 매달린 금속선으로 이루어진 (음극-)간에 직류 고전압을 가해서 (코로나방전)을 발생하게 하고, 이곳에 분진이 포함된 가스를 통과시키면 전극 주위의 함진가스는 (이온화)되면서 대전입자가 되어 정전기력에 의해 양극(+극)에 포집(捕集)되어 처리되는 집진장치이다.

►수트블로어 (Shoot Blower)

보일러의 노안이나 연도에 배치된 전열면에 그을음이나 재가 부착되면 열의 전도가 나빠지므로 그을음이나 재를 제거처리하여 연소열 흡수를 양호하게 유지시키기 위한 장치. 작동 시 공기의 분류를 나뿜어 부착물을 청소하며 주로 수관보일러에 사용된다

►수트블로어 사용시 주의사항 4가지만 쓰시오

한곳으로 집중하여 사용하지 말 것
분출기 내의 응출수를 배출시킨후 사용할것
사용 중 보일러를 저연소 상태를 유지할것
연도 내 배풍기를 사용하여 유인 통풍을 증가시킬것

👆F9 세정식 집진장치

“16C07 20A02 20C “

F9 세정식 집진장치(장단점)

분진이 포함된 배기가스를 세정액이나 액막 등에 충돌시키거나 접촉시켜 액체에 의해 포집하는 방식이다.

구조가 간단하고 처리가스량에 비해 장치의 고정면적이 적다
가동부분이 적고 조작이 간단하다
포집된 분진의 취출이 용이하고 작동 시 큰 동력이 필요하지 않다
연속 운전이 가능하고
분진의 입도, 습도 및 가스의 종류 등에 의한 영향을 받지 않는다.
가연성 함진가스의 세정도에도 편리하게 이용할 수 있다.

설비비가 비싸다
다량의 물 또는 세정액이 필요하다
집진물을 회수할 때 탈수, 여과, 건조 등의 하기 위한 별도의 장치가 필요하다
한랭시 세정액의 동파 방지 대책이 필요하다

● 유수식 : S형. 임펠러형. 회전형, 분수형 및 나선 가이드베인형 ● 가압수식 : 가압한 물을 분사시키고 이것이 확산에 의해 배기가스 중의 분진을 포집하는 방식 밴투리 스크러버, 제트 크러버, 사이클론 스크러버, 충전탑(세정탑)등 ● 회전식 : 타이젠 와셔, 충격식 스크러버

► 11C 15C 19B

연료의 연소과정에서 매연, 슈트, 분진 등이 발생하는 원인 4가지를 쓰시오.

F 매연 슈트 분진 발생하는 원인

통풍력이 과대 과소할때무리한 연소를 할때
연소실의 온도가 낮을때
연소실의 크기가 작을때
연료의 조성이 맞지 않을때
연소장치가 불량할때
운전 기술이 미숙할때

🔢이론산소량및 이론공기량계산

👆G0 이론산소량(O₀)

공기량	22B13	21A13	20A13	17A11
	21C10	19C11	23A03	19C13
	22C05	24A03	21A13

공기비	22A02	22B13	17B12
탄산	18B12	24A07
가스량	20D10	20A13

수소(H2) 4, 탄소(C) 12, Na 22 산소(O) 16, 황(S) 32 Cl 35

몰부피 22.4

G0 이론산소량(O₀)

\[O_{0}[Nm/kg]=22.4(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \\ O_0[Nm/kg]=1.867C+5.6(H-\frac{O}{8})+0.7S\]

\[ O_{0}[kg/kg]=32(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \]

👆G0 이론공기량(A₀)

G0 이론공기량(A₀)

\[ A_{0}[Nm/kg]=\frac{22.4}{0.21}(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \]

$$ A_0[Nm/kg]=\frac{O_0}{0.21}=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S \\ A_0[kg/kg]=\frac{O_0}{0.232}=11.49C+34.5(H-\frac{O}{8})+4.31S $$

👆G2 공기비(m)계산

G2 공기비(m)계산

\[ m=\frac{N_2}{N_2-3.76(O_2-0.5CO)} \]

\[m=\frac{A}{A_0}=\frac{CO_{2max}}{CO_2}=\frac{21}{21-{O_2}} \]

👆G3 [CO₂]max

G3 [CO₂]max

\[ [CO_2]{max}=\frac{CO_2}{G{0d}}\times 100=\frac{21(CO_2+CO)}{21-O_2+0.395CO} \]

🔯연소 가스량 계산(G)

G 습배기가스량 G’ 건배기가스량

👆G4 이론습연소 가스량(G₀w)

\[ G=(m-0.232)A_0+\frac{44}{12}C+\frac{18}{2}H+\frac{64}{32}S+N+w \\ G=(m-0.21)A_0+22.4\times(\frac{C}{12}+\frac{H}{2}+\frac{S}{32}+\frac{N}{28}+\frac{w}{18})\]

\[ G_{0w}=8.89C+32.3(H-\frac{O}{8})+3.33S+0.8N+1.244W \\ G_{w}=(m-0.21)A_0+1.867C+11.2H+0.7S+0.8N+1.244W \\ G_{w}=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N+1.244(9H+W) \]

👆G5 건연소가스량(Gd)

G5 건연소가스량(Gd)

\[ G_{0d}=8.89C+21.1(H-\frac{O}{8})+3.33S+0.8N \]

\[ G_d=G+B=G+(m-1)A_0 \]

\[ G_d=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N \]

🔯발열량 및 연소온도 계산 📃

👆H1 고위발열량계산

	18B01
	19B11	20B14	17A14

►[보기]의 가연성가스에서 저위발열량이 높은 것에서 낮은 순서로 나열하시오.

►탄소 55.0[%], 수소 4.0[%], 황 2.0[%], 산소 10.0[%], 질소 5.0[%] 나머지 성분은 회분인 조성을 갖는 석탄의 고위발열량[kJ/kg]은 계산하시오.

►메탄(CH4) 가스를 공기 중에서 연소시키려 한다. 메탄의 저위발열량이 50,000[kJ/kg]이라면 고위발열량[kJ/kg]은 얼마인가? (단, 물의 증발잠열은 2480[kJ/kg]이다)

H1 고위발열량계산

$$ H_h=8100C+34000(H-\frac{O}{8})+2500S \\ H_h=H_l+600(9H+w) $$

$$ H_h=H_l+(발생수증기량\times 증발잠열) $$

보일러효율

$$ \eta=\frac{G_a(h_2-h_1)}{H_L\times G_f}=\frac{G_e\times 539}{H_L\times G_f}\times 100[\%] $$

$$ Q=FV\Delta t_m $$

01 에너지설비 기계설계의 개요

1.보일러 드럼의 내압을 받는 동체에 발생하는 2가지 응력인 원주 방향의 인장응력과 길이 방향의 인장응력의 비는 얼마인지 답하시오

2.동체의 안지름 2000 최고사용합력이 12 인 원통 보일러 동판의 두께를 계산하시오

3.육용강재보일러의 안지름이 다음과 같을 때 각각의 동체의 최소 두께를 쓰시오

4.다음 열설비에 사용되는 관을 관 내 유속이 빠른 순서대로 나열하시오

과열증기관>포화증기관>펌프토출관>응축수관

02 관의 설계

1.노통 중 파형 노통의 장점 및 단점을 각각 2가지식 쓰시오

A6 파형 노통

전열면적을 증가시킨다
노통의 신축을 흡수할 수 있다
외압에 대한 강도가 증가한다

내부 청소 및 검사가 어렵다
통풍 저항이 크다
스케일이 부착하기 쉽다
제작이 어렵고, 가격이 비싸다

2.수주관과 보일러를 연결하는 관의 최소 호칭지름은 얼마인지 쓰시오

3.외경76 내경 68 직관의길이5 의 연관 10개로 된 언관식 보일러가 있다. 이 보일러의 전열면적을 구하시오

4.지름 2인 원통에 가로 세로 33의 일정한 간격으로 내경 120 직관길이 3의 연관 16개를 배치할깨의 전열면적을 구하시오

외경 76

핀붙이 수관에서 길이방향으로 핀이 부착되어 있고 양쪽면이 연소가스에 접촉하는 형식의 수관보일러가 한쪽면은 방사열을 다른면은 접촉열을 받고잇다. 이대의 전열면적을 다음 자료를 기준으로 하여 구하시오

03 이음설계

1.피복아크용접에서 루트 간격이 크게 되었을 때 보수하는방법을 다음에 대하여 각각 쓰시오

2.용접봉 건조기의 사용목적을 쓰시오

3.다음의 조건으로 강판에 1줄 겹치기 리벳이음을 했다⭐

E9 리벳이음

인장응력계산

\[ \sigma_t=\frac{W}{t\times(P-d)} \]

이음효율[%]계산

\[ \eta=(1-\frac{d}{P})\times 100 \]

P : 리벳의피치, d : 리벳의지름

두께가 10 인 강판에 리벳구멍의 지름 ~~이음효율을구하시오