팽창탱크 용량 산정

팽창탱크의 역할

팽창탱크는 온도 변화로 늘어난 배관 속 물의 체적을 흡수하는 장치다.

물이 뜨거워지면 부피가 늘어나는데, 갈 곳이 없으면 배관과 기기가 밀려 터진다.

그래서 팽창탱크는 늘어난 물을 받아 두는 빈 공간 역할을 한다.

체적 변화 원리

팽창량은 체적팽창계수, 온도 변화량, 보유수량의 곱으로 구한다.

여기서 ΔV는 체적 증가량, V는 보유수량, β는 체적팽창계수다.

결과는 보유수량에 비례하고 온도 차에 따라 커진다.

개방형과 밀폐형

팽창탱크는 설치 방식에 따라 개방형과 밀폐형으로 나뉜다.

개방형은 물이 대기와 접해 넘침관으로 체적 증가를 흡수한다.

밀폐형은 격막으로 공기와 물을 나누고 공기의 압축성으로 흡수한다.

용량 산정의 기본 원리는 같지만 적용 조건과 안전장치가 다르다.

밀폐형 계산 예제

밀폐형 용량은 팽창량을 흡수하는 공기 쿠션의 압력 변화로 구한다.

주어진 값은 보유수량 1,000 L, 10℃에서 90℃까지 운전하는 조건이다.

팽창량 ΔV는 보유수량에 체적 증가율을 곱해 구한다. 증가율은 물성표에서 찾는다.

보일의 법칙을 쓰면 탱크 용량은 팽창량을 1 - P1/P2 로 나눈 값이다.

초기 충전 150 kPa·abs, 최고 300 kPa·abs를 대입한다.

정답 확인과 헷갈리는 점

정답은 0.5다. 따라서 탱크 용량은 팽창량의 두 배가 된다.

계산에서 자주 틀리는 점을 짚어 보자.

첫째, 팽창량을 0℃부터 계산하면 안 된다. 4℃ 기준으로 잡는다.

둘째, 개방형과 밀폐형의 용량 기준을 섞으면 안 된다.

셋째, 개방형은 최고 방열기보다 높게, 밀폐형은 순환펌프 흡입측에 둔다.

정리

팽창탱크 용량은 온도 변화에 따른 물의 체적 증가분으로 정한다.

개방형은 대기에 열린 탱크로, 최고 방열기보다 높게 설치한다.

밀폐형은 공기 쿠션으로 흡수하며 충전압력과 최고 사용압력으로 정한다.

계산한 팽창량에 여유를 더해 최종 용량을 결정한다.