화관식 보일러는 화염에서 발생하는 고온 가스를 이용하여 관 내부의 물을 가열하는 종류의 보일러입니다. 관은 물로 둘러싸인 밀폐된 용기 안에 위치해 있습니다. 가스의 열은 관 벽을 통해 열전도를 통해 전달되어 다양한 용도로 사용할 수 있는 증기를 생성합니다.
화관식 보일러는 가장 오래되고 기본적인 보일러 유형 중 하나입니다. 18세기와 19세기에 널리 사용되었으며, 특히 증기 기관차 및 기타 증기 엔진에서 많이 사용되었습니다. 오늘날에도 화관식 보일러는 난방, 발전, 공정용 증기 등 일부 산업 및 상업적 응용 분야에서 여전히 사용되고 있습니다.
이 문서에서는 화관식 보일러의 정의, 유형, 장단점, 응용 분야를 설명하겠습니다. 또한 Bing의 관련 주제 상위 5개 페이지의 내용을 포함하고 관련 소스에 대한 외부 링크를 추가하겠습니다.
화관식 보일러는 물로 채워진 밀폐된 용기와 그 안을 통과하는 여러 개의 관으로 구성된 보일러를 말합니다. 관은 화염(주로 석탄, 기름, 또는 가스로 연료)에서 발생하는 고온 가스를 운반하며, 이 가스가 관 주변의 물을 가열하여 증기를 생성합니다.
화관식 보일러의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:
연소실: 연료를 태워 고온 가스를 생성하는 실.
화관: 연소실에서 연막 상자까지 고온 가스를 운반하는 관.
연막 상자: 고온 가스가 모이고 굴뚝을 통해 배출되는 실.
증기 돔: 증기가 모이고 배출구로 분배되는 보일러 상부.
과열기: 선택적으로 증기를 더 가열하여 건조하고 과열시키는 장치.
그레이트: 연료를 태우기 위한 플랫폼.
급수 입구: 보일러에 물을 공급하는 파이프.
증기 출구: 증기를 원하는 위치로 배달하는 파이프.
화관식 보일러의 작동은 간단하고 직관적입니다. 연료가 연소실에서 타고 생성된 고온 가스가 화관을 통과합니다. 가스의 열이 관 주변의 물로 전달되어 온도와 압력을 높입니다. 증기는 증기 돔으로 상승하여 다양한 용도로 사용됩니다. 물은 급수 입구를 통해 보충됩니다.
증기의 압력과 온도는 보일러의 크기와 설계, 연료의 품질과 양에 따라 달라집니다. 일반적으로 화관식 보일러는 저압에서 중압 증기(최대 17.5 bar)와 저용량에서 중용량(최대 9톤/시간)을 생성할 수 있습니다.
화관식 보일러의 주요 단점 중 하나는 고압과 고용량 증기를 생성하는 능력이 제한적이라는 것입니다. 이는 물과 증기가 함께 들어있는 단일 대형 용기를 가지고 있기 때문에 압력과 온도를 제어하기 어렵기 때문입니다. 또한, 화관식 보일러는 과도한 압력이나 손상으로 인해 용기가 파손될 경우 폭발할 위험이 있습니다.
다양한 기준에 따라 다양한 유형의 화관식 보일러가 있습니다:
연소실의 위치: 연소실의 위치에 따라 두 가지 주요 카테고리의 화관식 보일러가 있습니다: 외부 연소실과 내부 연소실. 외부 연소실 보일러는 연소실이 주 용기 외부에 있으며, 내부 연소실 보일러는 연소실이 주 용기 내부 또는 부착되어 있습니다.
보일러 축의 방향: 보일러 축의 방향에 따라 두 가지 주요 카테고리의 화관식 보일러가 있습니다: 수평형과 수직형. 수평형 보일러는 축이 지면과 평행하며, 수직형 보일러는 축이 지면과 수직입니다.
화관의 수와 형태: 화관의 수와 형태에 따라 다양한 유형의 화관식 보일러가 있습니다. 예를 들어 단일 관, 다중 관, 직관, 구부러진 관 등이 있습니다.
가장 일반적인 화관식 보일러 유형은 다음과 같습니다:
Cochran 보일러는 원통형 쉘과 돔형 상부를 가진 수직 화관식 보일러 유형입니다. 길이를 따라 하나 이상의 화관이 있습니다. 또한 석탄 또는 기름 연료로 작동할 수 있는 외부 연소실을 가지고 있습니다.
Cochran 보일러는 저압 증기(최대 10.5 bar)와 저용량(최대 3500 kg/시간)을 생성할 수 있습니다. 크기가 작고 운영이 쉽습니다. 주로 난방, 발전, 공정용 증기 등 소규모 산업 응용 분야에서 사용됩니다.
Cornish 보일러는 큰 연소관을 가진 긴 원통형 쉘을 갖춘 수평 화관식 보일러 유형입니다. 설계가 간단하고 유지 보수가 적게 듭니다. 중압 증기(최대 12 bar)와 중용량(최대 6500 kg/시간)을 생성할 수 있습니다.
Cornish 보일러는 1812년 Richard Trevithick에 의해 개발되었으며, 광업 산업의 증기 엔진에서 널리 사용되었습니다. Lancashire 보일러와 유사하지만, 두 개의 연소관 대신 하나의 연소관만을 가지고 있습니다.
기관차 보일러는 내부 연소실과 많은 수의 화관을 가진 수평 화관식 보일러 유형입니다. 한쪽 끝에는 그레이트와 추가적인 가열 면적을 제공하는 연소실 확장부가 있습니다. 또한 증기의 온도와 건조도를 높이는 과열기도 포함되어 있습니다.
기관차 보일러는 고압 증기(최대 25 bar)와 고용량(최대 9000 kg/시간)을 생성할 수 있습니다. 증기 생성이 빠르고 부하 변화에 반응성이 좋습니다. 디젤 또는 전기 엔진으로 교체되기 전까지 증기 기관차의 동력으로 주로 사용되었습니다.
Scotch Marine 보일러는 두 개 이상의 연소실과 여러 개의 화관을 가진 하나 이상의 대형 원통형 쉘을 갖춘 수평 화관식 보일러 유형입니다. 또한 효율을 높이고 무게를 줄이는 외부 습식 후방 챔버를 가지고 있습니다.
Scotch Marine 보일러는 고압 증기(최대 30 bar)와 고용량(최대 27000 kg/시간)을 생성할 수 있습니다. 구조가 견고하여 난방, 발전, 추진 등 해양 응용 분야에 적합합니다.
화관식 보일러의 주요 장점은 다음과 같습니다:
