밀폐회로 압력계획

개념 정의

밀폐회로 압력계획은 팽창탱크 위치와 압력으로 회로 전체 압력을 정하는 설계다.

목적은 펌프 흡입측 부압과 증기 발생을 막는 것이다.

회로 압력은 대기압 이상, 열매체 포화증기압 이상, 기기 허용압력 이하로 유지해야 한다.

부압이 생기는 이유

물은 온도가 올라가면 팽창하고 내려가면 수축한다.

회로가 닫혀 있으면 이 체적 변화를 받아 줄 곳이 없다.

가열 때는 압력이 과도하게 올라가고, 냉각 때는 대기압 이하의 부압이 생긴다.

압력 전달 흐름

팽창탱크는 기준 압력점을 정하고, 순환펌프는 토출측을 가압한다.

펌프 흡입측은 감압되고, 열원기기와 배관 저항만큼 압력이 차례로 강하한다.

각 위치의 압력 수두를 합산하면 운전시 동수구배를 구할 수 있다.

배관 마찰과 기기 저항은 구분해서 계산해야 한다.

압력 계산 예제

가상의 소규모 밀폐회로를 가정해 펌프 필요 양정을 계산한다.

배관 마찰손실은 5mAq/100m이고 길이가 200m이므로 10mAq다.

보일러 3mAq와 공조기 4mAq를 더하면 기기 저항은 7mAq다.

마찰손실과 기기 저항을 더하면 펌프 최저필요양정은 17mAq다.

팽창탱크 위치별 비교

팽창탱크를 어디에 두느냐에 따라 펌프 입구 압력과 부압 위험이 달라진다.

흡입측 배치는 펌프 입구 압력을 높여 캐비테이션과 증기 발생 위험을 줄인다.

토출측 배치는 펌프 정지 시 시스템 전체 압력을 유지하기 쉽다.

토출측에 두면 펌프 입구 압력이 낮아져 부압 위험이 커진다.

정리와 시험 포인트

앞 문제의 정답은 토출측 배치다. 토출측은 펌프 입구 부압 위험이 크다.

정리하면 팽창탱크 위치로 펌프 흡입 부압을 막고 정압을 확보하는 것이다.

정지시 압력선은 탱크 높이로 정해지는 수평선이고, 운전시는 양정만큼 올라간다.

개방식 탱크는 산소 유입으로 부식을 키우므로 밀폐식 팽창탱크를 기본으로 한다.