(사)한국에너지기술인협회 / 이대철 교수
2. 스팀의 용어
2.1 현열(hf) : 엔탈피
이것은 액체 상태의 물을 끓는 온도까지 상승시키는데 필요한 열이다. 물에 공급된 열은 온도 변화를 수반하기 때문에 현열이라고 불린다. 그러나 요즘은 액체 엔탈피 또는 물의 엔탈피라 불린다. 여기에서는 ‘현열’이라고 부르기로 한다. 1kg의 물을 0℃에서 끓는 온도까지 상승시키는데 필요한 열량은 포화 증기표에 나와 있다.
2.2 잠열(hfg) : 증발 엔탈피
이것은 물의 끓는 온도에서 온도변화 없이 물을 증기로 상 변화시키기 위해 필요한 열량이다. 열이 공급될 때, 증기와 물의 혼합물 온도는 변화가 없고 모든 에너지는 액체(물)에서 기체(증기)로 상(Pahse)을 변화시키는 데만 사용된다. 잠열이라는 오래된 용어의 의미는 열이 추가되지만 어떠한 온도 변화도 없다는 사실에 기인한다. 요즘 사용되는 용어는 증발 엔탈피이지만 아직도 일반적으로 잠열(latent heat)이라는 말이 사용된다. 끓는 온도에서 물 1kg을 증발시키는데 필요한 열량 즉 증발 잠열은 포화 증기표에 나와 있다. 예를 들면, 대기압(0 bar g)에서, 100℃의 물 1kg을 100℃의 증기로 증발시키는데 필요한 에너지는 2,257kJ(=539kcal)이다.
2.3 전열(hg)
이것은 스팀의 전체 에너지이고 이것은 간단히 현열과 잠열의 합이다. 이에 관한 자세한 내용은 포화 증기표에 나와 있다. 예를 들면, 대기압(0barg)에서, 물은 100℃에서 끓고, 1kg의 물을 0℃에서 끓는 온도 100℃까지 가열하는데 419kJ(=0kcal)의 에너지가 필요하다. 여기에 추가로 2,257kJ(=539kcal)의 에너지가 100℃의 물 1kg을 100℃의 증기로 증발시키는데 필요하다. 그러므로, 전열은 419kJ(=100kcal)+2,257kJ(=539kcal)= 2,676kJ(=639kcal)이다.
정리
포화 스팀(Saturated Steam)의 용어에서 현열은 물을 물의 비등점(끓는점)까지 온도를 올리기 위하여 들어가는 열량을 말하며, 잠열은 이 끓는 물을 상의 변화를 일으켜 스팀으로 만들기 위한 열량이다. 이때 온도의 변화가 없이 들어가는 열량을 증발 잠열이라고 하며 이 두열, 현열과 잠열의 합을 스팀의 전열이라고 한다.
3. 스팀의 성질
3.1 대기압 이상에서의 스팀
스팀이 공정에 열을 전달할 때, 먼저 동일한 온도에서 잠열을 전달하고 스팀은 응축하여 물이 된다. 증발 잠열은 증기가 열전달을 위해 사용되는 열이다. 대기압 상태의 스팀은 사용에 제약이 있다. 대기압의 스팀은 자신의 압력으로는 사용 지점까지 증기 배관을 따라 수송될 수 없기 때문이다. 그러므로 실질적인 증기의 응용에서, 증기는 보일러(증기발생장치)에서 사용 목적에 맞는 압력보다 높은 압력으로 생산되어야 한다. 물이 대기압 이상의 압력으로 유지되면, 100℃ 이상으로 상승되어야 물이 끓을 수 있다.
예로 7 barg에서, 물의 끓는점은 170℃이다. 이는 물이 대기압 상태에 있을 때 필요한 열량보다, 7 barg에서 물의 온도를 끓는점까지 상승시키기 위해서는 더 많은 열량이 공급되어야 한다는 것을 의미한다. 포화 증기표에서 보면, 1kg의 물을 0℃에서 끓는 온도인 170℃까지 상승시키는데 필요한 열량은 721kJ(=172kcal)이다. 그러나, 1kg의 물을 완전히 스팀으로 상 변화시키기 위해 7barg에서 필요한 증발 잠열(2,048kJ/h=489kcal/h)은 대기압에서 물의 잠열(2,257kJ/h=539kcal/h)보다 작다. 포화 증기표를 보면, 스팀의 압력이 증가함에 따라 잠열은 작아짐을 알 수 있다. 그림 2에서 압력이 증가함에 따라 잠열이 감소하는 것을 알 수 있다. 우선 고압의 스팀을 사용하면 좋지 않다는 것처럼 보인다. 나머지 상세한 사항은 다음의 스팀 압력과 엔탈피 관계의 설명을 참고한다.
중략...
월간 에너지관리 2023년 5월호 게재
(사)한국에너지기술인협회 / 이대철 교수
2. 스팀의 용어
2.1 현열(hf) : 엔탈피
이것은 액체 상태의 물을 끓는 온도까지 상승시키는데 필요한 열이다. 물에 공급된 열은 온도 변화를 수반하기 때문에 현열이라고 불린다. 그러나 요즘은 액체 엔탈피 또는 물의 엔탈피라 불린다. 여기에서는 ‘현열’이라고 부르기로 한다. 1kg의 물을 0℃에서 끓는 온도까지 상승시키는데 필요한 열량은 포화 증기표에 나와 있다.
2.2 잠열(hfg) : 증발 엔탈피
이것은 물의 끓는 온도에서 온도변화 없이 물을 증기로 상 변화시키기 위해 필요한 열량이다. 열이 공급될 때, 증기와 물의 혼합물 온도는 변화가 없고 모든 에너지는 액체(물)에서 기체(증기)로 상(Pahse)을 변화시키는 데만 사용된다. 잠열이라는 오래된 용어의 의미는 열이 추가되지만 어떠한 온도 변화도 없다는 사실에 기인한다. 요즘 사용되는 용어는 증발 엔탈피이지만 아직도 일반적으로 잠열(latent heat)이라는 말이 사용된다. 끓는 온도에서 물 1kg을 증발시키는데 필요한 열량 즉 증발 잠열은 포화 증기표에 나와 있다. 예를 들면, 대기압(0 bar g)에서, 100℃의 물 1kg을 100℃의 증기로 증발시키는데 필요한 에너지는 2,257kJ(=539kcal)이다.
2.3 전열(hg)
이것은 스팀의 전체 에너지이고 이것은 간단히 현열과 잠열의 합이다. 이에 관한 자세한 내용은 포화 증기표에 나와 있다. 예를 들면, 대기압(0barg)에서, 물은 100℃에서 끓고, 1kg의 물을 0℃에서 끓는 온도 100℃까지 가열하는데 419kJ(=0kcal)의 에너지가 필요하다. 여기에 추가로 2,257kJ(=539kcal)의 에너지가 100℃의 물 1kg을 100℃의 증기로 증발시키는데 필요하다. 그러므로, 전열은 419kJ(=100kcal)+2,257kJ(=539kcal)= 2,676kJ(=639kcal)이다.
정리
포화 스팀(Saturated Steam)의 용어에서 현열은 물을 물의 비등점(끓는점)까지 온도를 올리기 위하여 들어가는 열량을 말하며, 잠열은 이 끓는 물을 상의 변화를 일으켜 스팀으로 만들기 위한 열량이다. 이때 온도의 변화가 없이 들어가는 열량을 증발 잠열이라고 하며 이 두열, 현열과 잠열의 합을 스팀의 전열이라고 한다.
3. 스팀의 성질
3.1 대기압 이상에서의 스팀
스팀이 공정에 열을 전달할 때, 먼저 동일한 온도에서 잠열을 전달하고 스팀은 응축하여 물이 된다. 증발 잠열은 증기가 열전달을 위해 사용되는 열이다. 대기압 상태의 스팀은 사용에 제약이 있다. 대기압의 스팀은 자신의 압력으로는 사용 지점까지 증기 배관을 따라 수송될 수 없기 때문이다. 그러므로 실질적인 증기의 응용에서, 증기는 보일러(증기발생장치)에서 사용 목적에 맞는 압력보다 높은 압력으로 생산되어야 한다. 물이 대기압 이상의 압력으로 유지되면, 100℃ 이상으로 상승되어야 물이 끓을 수 있다.
예로 7 barg에서, 물의 끓는점은 170℃이다. 이는 물이 대기압 상태에 있을 때 필요한 열량보다, 7 barg에서 물의 온도를 끓는점까지 상승시키기 위해서는 더 많은 열량이 공급되어야 한다는 것을 의미한다. 포화 증기표에서 보면, 1kg의 물을 0℃에서 끓는 온도인 170℃까지 상승시키는데 필요한 열량은 721kJ(=172kcal)이다. 그러나, 1kg의 물을 완전히 스팀으로 상 변화시키기 위해 7barg에서 필요한 증발 잠열(2,048kJ/h=489kcal/h)은 대기압에서 물의 잠열(2,257kJ/h=539kcal/h)보다 작다. 포화 증기표를 보면, 스팀의 압력이 증가함에 따라 잠열은 작아짐을 알 수 있다. 그림 2에서 압력이 증가함에 따라 잠열이 감소하는 것을 알 수 있다. 우선 고압의 스팀을 사용하면 좋지 않다는 것처럼 보인다. 나머지 상세한 사항은 다음의 스팀 압력과 엔탈피 관계의 설명을 참고한다.
중략...
월간 에너지관리 2023년 5월호 게재