보일러 출력·가스소비량과 열량 계산(현열·잠열·급탕 가열량)
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12문항
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출제된 회차
보일러 출력의 구분
가장 자주 함께 나온 논점 (4문항)
출제 회차 13회 · 14회 · 16회 · 18회 · 19회 · 21회 · 22회 · 24회 · 26회 · 27회 · 29회
2 쉬운 설명
보일러 열량 계산 = 「물이 받아야 할 열」을 먼저 구하고, 효율과 발열량으로 나누어 가스량을 구하는 것
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물을 데우는 데 필요한 열은 질량 × 비열 × 온도차입니다. 물을 끓여 증기까지 만든다면 끓이는 열(잠열)을 더 얹습니다. 보일러는 가스가 낸 열을 전부 물에 넘기지 못하므로, 효율만큼만 쓸모 있게 쓰인다고 보고 그만큼 가스를 더 태워야 합니다.
가스량을 구하는 순서
물이 받을 열 Q = 질량 × 비열 × 온도차→증기까지 만들면 잠열을 더한다→가스 1 m³가 물에 넘겨주는 열 = 발열량 × 효율→Q ÷ 그 열 = 가스량
예제 숫자로 따라가 보기
3,000 kg × 4.2 × (90 − 20) = 882,000 kJ→40,000 × 0.9 = 36,000 kJ/m³→882,000 ÷ 36,000 = 24.5 m³
제27회 71번 — 3 kg을 20℃에서 100℃ 증기로: 현열 1,008 kJ+잠열 3 kg × 2,257 = 6,771 kJ→합계 7,779 kJ
출력은 더해 가며 커진다
난방부하 + 급탕부하 = 정미출력→+ 배관부하 = 상용출력→+ 예열부하 = 정격출력
고위발열량은 연료가 탈 때 생긴 수증기가 다시 물로 맺히며 내놓는 숨은 열까지 합친 값이고, 이 숨은 열을 빼면 저위발열량입니다.
보일러 종류는 크기로 기억한다
| 종류 | 알맞은 곳 |
|---|---|
| 수관 보일러 | 고압·대용량 (대규모 시설, 지역난방) |
| 노통연관 보일러 | 중용량 |
| 주철제·입형 보일러 | 저압·소용량 |
이것만은 헷갈리지 말자
- 효율은 분모로 갑니다. 효율을 나누지 않고 882,000 ÷ 40,000 = 22.05 로 구하면 가스가 모자랍니다.
- 정격출력은 난방·급탕·배관·예열 네 가지의 합입니다. 배관부하가 빠지면 틀립니다. 축열부하는 상용출력의 구성요소가 아닙니다.
- 수증기의 잠열을 포함한 것이 고위발열량입니다. 저위발열량은 잠열을 뺀 값입니다.
- 이코노마이저는 급수(물)를, 공기예열기는 연소용 공기를 데웁니다.
- 환산증발량의 기준은 100℃의 물을 100℃의 증기로 증발시키는 것입니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
- 제29회 73번
- 제27회 69번
- 제27회 71번
- 제26회 69번
- 제24회 63번
- 제23회 77번
- 제22회 73번
- 제21회 112번
- 제20회 106번
- 제19회 111번
- 제19회 114번
- 제18회 120번
- 제16회 113번
- 제14회 113번
- 제13회 116번
- 제13회 117번
- 제11회 105번
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4 체크리스트 + 암기팁
암기팁 가스량 = m·c·Δt ÷ (발열량 × 효율) — 효율은 분모로 간다. 「데우는 열(현열) + 끓이는 열(잠열)」 두 단계를 모두 더한다.
암기팁 정격 = 난방 + 급탕 + 배관 + 예열 / 상용 = 정격 − 예열 / 저위 = 고위 − 수증기 잠열.
함정 주의 이코노마이저는 「물」, 공기예열기는 「공기」 — 배기가스 열을 누구에게 주느냐로 구분한다.
- 현열·잠열: 현열 Q = m·c·Δt, 잠열 Q = m·r, 상변화를 포함하면 합한다. 제27회 71번: 3 kg, 20℃ → 100℃ 증기 = 3 × 4.2 × (100 − 20) + 3 × 2,257 = 1,008 + 6,771 = 7,779 kJ.
- 가스소비량: 연료량 = 질량 × 비열 × 온도차 ÷ (발열량 × 효율). 제13회 117번: 10,000 kg × 4.2 × (70 − 10) = 2,520,000 kJ, ÷ 0.8 = 3,150,000 kJ, ÷ 42,000 kJ/㎥ = 75㎥. 제20회 106번: 323,400 kJ/h = 77,000 kcal/h(1 kcal = 4.2 kJ), ÷ 0.7 = 110,000 kcal/h, ÷ 11,000 kcal/Nm³ = 10 m³/h.
- 가열기 용량(kW): 유량 × 비열 × Δt ÷ 3,600. 제19회 114번: 1,000 × 4.2 × (65 − 5) = 252,000 kJ/h ÷ 3,600 = 70 kW. 제23회 77번: 500인 × 100L = 50,000 kg, 50,000 × 4.2 × (65 − 5) = 12,600,000 kJ/d, × 1/7 = 1,800,000 kJ/h ÷ 3,600 = 500kW. 제11회 105번: 50ℓ/min = 0.833 kg/s, 0.833 × 4.19 × 10 K ≒ 34.9 kW.
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- 출력 구분: 정미(방열기 용량) = 난방 + 급탕, 상용 = 정미 + 배관 = 정격 − 예열, 정격 = 난방 + 급탕 + 배관 + 예열. 보일러 1마력 = 1시간에 100℃ 물 15.65 kg을 같은 온도의 증기로 바꾸는 능력.
- 발열량·환산증발량: 고위 = 잠열 포함(높다), 저위 = 잠열 뺌(낮다). Ge = G × (h₂ − h₁) ÷ 2,257 kJ/kg. G와 급수 조건이 같으면 h₂가 큰 150 ℃ 증기 쪽이 120 ℃ 증기 쪽보다 Ge가 크다.
- 보일러 종류: 수관은 고압·대용량, 노통연관은 중용량, 주철제·입형은 저압·소용량. 관류보일러는 드럼이 없고 보유수량이 적어 응답이 빠르다. 보유수량이 많을수록 부하변동에 안정적이다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
제27회 공동주택시설개론 69번난방용 보일러에 관한 설명으로 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →제26회 공동주택시설개론 69번보일러에 관한 용어의 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?옳은 것 모두 고르기해설 보기 →제24회 공동주택시설개론 63번가스보일러로 20℃의 물 3,000 kg을 90℃로 올리기 위해 필요한 최소 가스량(m³) 은? (단, 가스발열량은 40,000 kJ/m³, 보일러 효율은 90 %로 가정하고, 물의 비열은 4.2 kJ/kg·K로 한다.)해설 보기 →6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 3개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기
보일러 출력과 발열량
방열기 용량(정미출력)은 난방부하와 급탕부하의 합, 상용출력은 여기에 배관부하를 더한 값, 정격출력은 상용출력에 예열부하를 더한 값이다. 고위발열량은 연소 생성 수증기의 응축잠열을 포함하고, 저위발열량은 이를 제외한다(저위발열량 = 고위발열량 − 수증기 증발잠열). 보일러 1마력은 1시간에 100℃ 물 15.65 kg을 같은 온도의 증기로 바꾸는 능력이다. 보일러 환산증발량은 Ge = G(h₂ − h₁)/2,257 kJ/kg 로, 발생 증기의 엔탈피가 클수록 크다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 12문항 중 12문항의 근거열량 계산 — 현열과 잠열
상태가 바뀌지 않는 가열에 드는 현열량은 Q = m × c × Δt(질량·비열·온도차의 곱)이고, 상변화에 드는 잠열량은 Q = m × r 이다. 상변화를 포함하는 가열량은 두 값의 합이다. 연료소비량은 필요한 열량을 기기 효율과 연료 발열량으로 나누어 구한다. 시간당 열량(kJ/h)을 kW로 고칠 때는 3,600으로 나눈다. 물의 비열은 4.2 kJ/kg·K(약 4.19 kJ/(kg·K))이다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 12문항 중 12문항의 근거보일러의 종류와 부속장치
수관 보일러는 전열면적이 커 고압·대용량 증기를 얻는 데 쓰고 지역난방이나 고압증기가 다량으로 필요한 곳에 알맞다. 노통연관 보일러는 중용량, 주철제·입형 보일러는 저압·소용량에 쓴다. 보유수량이 많을수록 부하변동에 안정적이고 적을수록 기동과 응답이 빠르며, 관류보일러는 드럼이 없어 보유수량이 적다. 이코노마이저는 배기가스 열로 급수를, 공기예열기는 연소용 공기를 예열한다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 12문항 중 12문항의 근거