진공식 온수보일러

정의와 핵심 키워드

진공식 온수보일러는 밀폐 용기 내부를 대기압 이하의 진공 상태로 유지하는 온수 보일러다.

물은 주변 압력이 낮을수록 더 낮은 온도에서 끓는다.

이 성질을 이용해 물을 저온에서 끓이고, 발생한 증기로 온수를 데운다.

구조와 원리

먼저 진공펌프로 내부 공기를 빼고 압력을 낮추면 물이 낮은 온도에서 증발한다.

발생한 증기는 열교환부에서 응축하며 잠열을 온수 회로에 준다.

응축된 물은 동체로 돌아와 순환하고, 온수 측 열량은 증기 응축량과 같다고 본다.

계산 예제

내부 절대압력 47.4kPa의 가상 예에서 포화온도는 약 80℃, 증발잠열은 약 2,309kJ/kg이다.

증기량 100kg/h의 열량은 증기량에 증발잠열을 곱해 구한다.

230,900kJ/h를 3,600으로 나누면 약 64.1kW가 된다.

이 온도는 1기압 비점보다 약 20℃ 낮아 저온 열원과 연계하기 유리하다.

응축식과의 비교

가장 흔한 실수는 진공식을 응축식과 같은 방식으로 설명하는 것이다.

진공식은 내부를 대기압 이하로 낮춰 물의 비점을 낮추는 방식이다.

응축식은 연소 배기가스 속 수증기를 응축시켜 잠열을 회수하는 방식이다.

장점과 한계

진공식의 가장 큰 장점은 내부에 과압이 생기지 않는다는 점이다.

압력이 대기압보다 낮아 압력용기로서 폭발 위험이 작다.

반면 외부 공기가 새면 진공도가 떨어져 성능이 나빠진다.

그래서 진공 유지 장치와 진공도 감시가 설계의 핵심 과제다.

정리와 확인

정리하면 진공식은 내부를 감압해 물의 비점을 낮추고 저온에서 증발시키는 방식이다.

원리는 감압, 저온 증발, 증기 응축, 열 전달 순서로 이어진다.

저압 운전으로 안전성이 높지만, 진공 유지가 전제라는 점을 잊지 않는다.