일반인의 상식으로는、구멍이 있으면 증기는 심하게 샐 거라 생각 합니다.

그러나 사실은 의외로 소량 밖에 새지 않습니다. 물은 증기로 되면 용적이 매우 커지고、대기압 하에서는 약1,600배나

됩니다.

또 고온(100℃이상)의 드레인이 대기중으로 배출되면、나오자마자、드레인의 일부가、소리를 동반하여 순식간에 폭발적

으로 기화하여 증기로 되돌아 가므로(재증발에서 생긴 증기를 플래시 증기라 합니다)、전혀 증기가 새지 않고도、

주변 외관에 비치는 상황에서、대량의 증기가 새는것으로 착각하고 있는 것입니다.

그리고 증기압력이 0.1MPaG（온도 120℃）를 넘으면、증기만이 구멍에서 유출된 량과、드레인만 이유출된 경우에

생긴 플래시 증기량을 비교하면、후자가 많습니다. 증기압력이 높아질수록  그 차이는 커집니다..

좀 의외로 생각하지만 사실입니다.

O・TRAP 은 드레인의 배출이 연속적으로 대기중에 방출되면、플래시 증기의 흰연기가 끊기지않고 끊임없이 눈에 띄어、
 
증기 누출로 오해 받을 수 있습니다.

실제로는 드레인이 지체하지 않고 연속 배출되기 때문에、드레인의 온도가 포화온도에、가까운 플래시 증기의 발생율도
 
높아져、흰 연기가 눈에 띄는 것이고、O・TRAP 이 효과적으로 작동하고 있다는 증거입니다.
 
구멍이 있더라도 증기가 새기 힘든 사실을 숫자로 검증해 보겠습니다. 구멍(이하 오리피스 라 표기합니다)을 통과하는

드레인과 증기의 유량은 오리피스 전후의 압력에 의하여 결정되며、화학공학상의 유량 계산식도 확립되어 있습니다.

압력 0.1Mpa/Ｇ 에서 대기중으로 방출된 경우라면、드레인 100㎏/h 의 배출 능력의 오리피스에、만일 증기만이

흘렀을 경우의 유량은 3.7㎏/h 으로 드레인 유량의 불과 3.7％ 입니다.

드레인량이 오리피스 배출 능력의 10%로 줄어든 경우라도、증기의 유출은 배출 능력의 불과 0.47％ 입니다.

디스크 타입 트랩은、드레인 배출이 끝나고、흘러나온 증기의 힘을 빌려서 밸브 본체를 닫는 구조이므로、

신품이라도 배출 드레인 량의 10％ 의 증기가 샙니다.　  

　겨울과 여름의 차이는、인간의 체감 지수로는 상당히 어렵지요.「드레인 량도 겨울과 여름에서 10배 이상 변동할지도?」

라고 생각하는 것은 자연적인 감각일지도 모릅니다. 그러나 증기 배관의 드레인량은、최대로 여름은 겨울의 30％ 줄어

든다고 생각하면 충분합니다. 숫자로 살펴 봅시다.

배관에서 드레인량의 일반적인 계산식은 다음과 같습니다.

                     

　     ΔT＝증기온도－외기온도(℃)

　     L＝배관의 길이(트랩간 거리)(m)

　     D＝배관의 외경(㎜)

　     d＝배관의 내경(㎜)

　     H＝증기 잠열(kcal/kg)

이 수식으로 여름、겨울에 관련된 것은 ΔT 뿐으로、드레인 량과는 비례관계에 있으므로、여름、겨울의 ΔT 를 비교하면

그 차이를 알 수 있습니다.

알몸관(裸管)에서 검토해 보겠습니다.  배관의 표면 온도를 증기의 온도(실제 라관(裸管)의 표면온도는 이보다 낮음)라

가정하여、겨울의 기온을 -5℃、여름의 기온을 35℃ 라 한다면 다음 표와 같습니다.
                

증기 압력이 높아질수록、여름과 겨울의 차이는 작아지는 추세입니다.

따라서、여름의 드레인량은 겨울의 30％ 감소라 보면 충분하고、고정 오리피스식 스팀트랩인 "O-TRAP" 은 드레인 부하율 50％ 까지는 증기 누출은

전혀 없으니까、겨울의 드레인량에 맞는 구멍 지름을 선정하면、아무 염려도 없습니다.

　열 에너지는 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 성질이 있어、증기관 및 가열장치를 어떻게 보온하드래도、

대기 중의 방열은 피할 수 없어서、꼭 드레인이 발생합니다. 포화 증기의 경우、드레인이 전혀없는 증기를 만드는 것은

현실적으로 매우 어려운 기술입니다. 만일 드레인 제로의 증기로 생각하면、약간의 증기는 새지만、예상외로 적기 때문에

놀랄 일 입니다. 일반인의 상식으로는、구멍이 있으면 심하게 샌다고 생각합니다. 그러나 사실은 의외로 소량 밖에 새지

않습니다. 물은 증기로 되면 용적이 매우 커지며、대기압 하에서는 약 1,600배나 됩니다. 그래서、대기 중에서는 중량적

으로 극히 소량의 증기로도、흰 수증기로 눈에 비칩니다. 또 고온(100℃이상)의 드레인이 대기 중으로 배출되면、
 
나오자 마자、드레인의 일부가、소리를 동반하고 순식간에 폭발적으로 기화하여 증기로 돌아가기때문에 (재증발에서 생긴

증기를 플래시 증기라 부름)、전혀 증기가 새지 않고도、귀와 눈에 비치는 상황에서、대량의 증기가 새고있다고 착각하고

있는 것 입니다. 구멍이 있더라도 증기가 새기 힘든 사실을 숫자로 검증하여 봅시다.

구멍(이후 오리피스 라 표기함)을 통과하는 드레인 및 증기의 유량은 오리피스 전후의 압력에 의하여 결정되며、
 
화학공학 상의 유량 계산식도 확립되어 있습니다. 압력 0.1MPa/g 에서 대기 중에 방출된 경우라면 、
 
드레인 100kg/h의 배출능력의 오리피스에、만일 증기만 흐를 경우의 유량은 3.7 kg/h 으로 배출 유량의 불과 3.7％ 입니다.
 
이 숫자는 드레인을 전혀 포함되지 않은 100％ 증기를 가정한 경우 유량의 불과 3.7％ 입니다.

이 숫자는 드레인을 전혀 포함되지 않은 100％ 증기를 가정한 경우입니다 만、현실의 공장 현장에서는 드레인이 전혀없는

100％ 증기는 있을 수 없습니다. 드레인이 다소라도 있으면 이 숫자는 더욱 작아집니다. 증기가 오리피스 배출능력의

불과 3％ 의 드레인을 포함하는 것만으로 증기가 새는 량은 드레인 배출 능력의 약 2％로 되고  10％의 드레인을 포함

하고 있다면、약 0.47％ 로 감소합니다. 참고로 디스크 타입 트랩은、드레인의 배출이 끝나고、누출된 증기의 힘을 빌려서

밸브 본체를 닫는 구조여서、신품이라도 배출 드레인 량의 10％의 증기가 새고 있다는 것입니다.

가열장치가 식어있는 아침의 상승시(워밍업때)에 발생하는 드레인의 대부분은、장치를 구성하는 금속재료、예를 들면

철이나 스텐레스 등을 가동 온도까지 가온하는데 소비된 증기입니다. 정상 가동시 발생하는 드레인 량 보다 훨씬 많다고

생각하기 일쑤입니다 만、계산해 보면 반드시 그렇지는 않으며、드레인 양이 많기 때문에 워밍업에 시간이 걸릴 이유는

없을 것입니다. 문제는、휴업 중에 증기실을 점거한 공기에 있습니다. 일을 끝내고 증기 밸브를 닫으면、 증기실 안에

잔류한 증기가 점차 방열하여 드레인화 하고、용적이 줄어、실내가 진공화하여、외부로부터 공기가 스며들어 있읍니다.

이 공기를 추방하지 않으면、열원인 증기도 부드럽게 넣지 못하고、생성된 드레인도 공기가 방해해서、잘 뺄수 없습니다.

즉、공기를 제거하는 효율성이、워밍업 속도를 지배한다 해도 지나친 말은 아닐 것입니다.

기존의 STEAM・TRAP(스팀트랩)은 통로가 복잡하게 구브러져 있고、 또한 드레인（액체）는 통하지만、증기(기체)는
 
통하지 않는 관문이 있습니다. 공기도 기체이므로 당연히、 이 관문은 쉽게 지나갈 수 없습니다.

공기 와 증기의 온도차를 이용하여 관문을 통하도록 하는 방법 등、연구되고 있지만、정체상태 입니다. 한편 고정오리피스식 스팀트랩인 O-TRAP 은

류로(流路)가 거의 일직선으로、오리피스가 상시 개방되어、통행을 방해하는 관문 등은 일체 없기에、신속하게 공기를

통과 시키고 증기 유입을 촉진해、워밍업에서 생성된 드레인도、 공기에 이어 신속히 배출됩니다. 35년의 실적상、

정상 가동시의 최대 드레인량에 대응하는 오리피스를 선택한다면、기존 트랩을 O-TRAP 으로 바꾸면서、워밍업 시간이

길어진 사례는 한 사례도 없고、대부분의 경우 약 15분 정도 빨라지고 있습니다. 워터햄머에 대해서도、

기존의 스팀 트랩 (STEAM・TRAP) 으로 해소하지 못했을 때에、"O-TRAP" 으로 바꾸면 워터 해머가 사라진 사례는

많이 있습니다.

　O-TRAP 은 특정된 장비에서 생성하는 최대 드레인 량에 대응하는 구멍 지름(오리피스)을 선정하기 때문에、드레인
 
부하가 어떻게 변동해도、드레인의 배출에 관한、차질을 초래하는 일은 없습니다. 문제점은 부하가 줄어든 경우에 증기가

얼마나 누출이 있느냐? 입니다  드레인 량이 변화한 경우의 누출 상태를 나타내면 아래의 그래프가 됩니다.

압력이 일정한 상태에서 드레인 부하가 변화한 경우의 드레인 부하율과 증기누출율 의 관계를 나타내고 있습니다.

드레인이 가로축(横軸)、증기가 세로축(縦軸)입니다. 구체 예를 들어 설명합니다.   O-TRAP 의 모델 No.6 는、차압0.5MPa의 경우 드레인 배출능력은   172kg/h로、이게 지수 환산된 가로축100%에 해당합니다. 증기만의 배출능력은 8kg/h로、이게 세로축의 100%에 해당합니다. 드레인 부하율이 50%가 될때까지는、증기누출 제로로 볼수있습니다. 50%이하가 되면 조금씩 증기가 누출 됩니다. 25%가 되면 약10%의 증기가 누출되게 됩니다.

누출량을 실수(実数)로 나타내면、8kg/h×10%＝0.8 kg/h로、드레인 배출능력(172kg/h)의 불과 0.47% 입니다.

10% 가 되면 약 30% 의 증기가 샙니다. 누출량을 실수(実数) 나타내면、8kg/h×30%=2.4kg/h 로、

드레인 배출능력의 불과 1.4% 입니다. 이 관계는 실용상(実用上)、증기압력에 관계없이 성립합니다.

즉、O-TRAP 은 드레인부하가 1/10 이 되어도 기존의 트랩이 정상적인 가동 상태에서 드레인에 동반하여 누출되는

증기량보다 더 적은 증기 밖에 새지 않습니다.

증기송기관(蒸気送気管)의 경우는、날씨등의 영향으로 증기압력이 일정한 채 드레인 량이 증감하지만、

일반 가열장치에서는、증기압력이 일정한 채 드레인 량이 변화하는 것은 거의 없습니다.

통상 드레인 량이 줄어드는 경우는、가열의 필요성이 줄었을 때로、자동적 혹은 인위적으로 증기공급밸브가 잠겨지면서、

가열실 내의 증기압력도 저하합니다. 오리피스 하류측 압력은 거의 변동하지 않으므로 、증기압력이 저하하면

오리피스의 입구、출구의 압력차이도 작아지고、그에따라 오리피스의 배출능력도 저하합니다.
 
즉 발생하는 드레인 량이 감소하더라도、오리피스의 배출능력에 대한 드레인 부하율은、 그다지 크게 다르지 않습니다.
 
실제로 일반 가열장치에서는、드레인 량이 줄어들더라도、증기의 유출량이 증가하는 일은 거의 없습니다.

　보일러 증기압력이 변동하면 증기 온도도 변하고、생산공정이 흐트러 지므로 공장에서는 보일러 증기압을 일정하게

유지하기 위해서 부단한 노력을 기울이고 있습니다. 만약、보일러 증기 압력이 자주 변화 한다면、상당히、특수한

사정이 있는 것 이겠지요. 질문을 다음과 같이 하면서, 답변을 드립니다.

「오리피스를 선택했을 때의 증기 압력이 저하된 경우、드레인 배출에 영향이 있습니까？」

압력 1.0MPaG 에서 오리피스를 선정、압력이 1/2 인 0.5 MPaG 으로 내려간 경우를 검토해 보겠습니다.

오리피스의 드레인 배출 유량은 다음 식과 같습니다.

 

　     Q＝드레인 유량 (㎏/hr)

　     d＝오리피스 구영 (㎜)

　     Δp＝차 압 (㎏/c㎡)

　     v＝비용적 (m3/㎏)

드레인 유량 Q 는

　　　　
　와 비례관계에 있습니다.

드레인을 대기 방출한다고 가정하면、

증기압 1.0MPa 일 때

증기압 0.5MPa 일 때

드레인 배출 능력은 약 70％
　
　한편、생성 드레인량 변화 비율을 에어 히터에서、20℃의 공기를 100℃까지 가열하는 공정에서 검토합니다.

드레인량은 다음 식에서 구합니다.

　     Q＝드레인 유량 (㎏/hr)

　     A＝전열 면적 (㎡)

　     K＝열관류율 熱貫流率 (kcal/㎡・hr・℃)

 ΔT＝증기온도－（입구온도＋출구온도）/2(℃)

　　　A＝50㎡

　　　K＝40(kcal/㎡･hr･℃)

　증기압 1.0 MPaGのとき,　 ΔT＝183-60＝123
　　　　　　

　증기압 0.5 MPaG 일 때,   ΔT＝151-60＝91
　　　　　　
　로 되어
　　　　　　

드레인 생성량도 약 70% 입니다. 결국、증기압력이 1.0～0.5 MPaG 로 내려가면 드레인 배출능력도 70%로 낮아지지만、
 
증기 온도도 내려가기 때문에、드레인 생성량도 정확하게 70% 로 내려갔습니다. 오리피스 를 선정할 경우、

드레인 배출 능력에 약 20% 의 여유를 보고 있으니까、압력이 1/2 로 떨어져도 드레인 배출에 전혀 지장은 없습니다.

　결론적으로는、O-TRAP  의 막히는 빈도가、기존의 STEAM・TRAP 을 상회하는 일은 없습니다.

  O-TRAP 의 오리피스 지름은 최소 φ0.5㎜、최대 φ10.0㎜ 입니다.

막히려면 φ1.0㎜ 이하의 오리피스에서、그 이상에서는 실적상 거의 막힘이 없습니다.

규산과 칼슘 등의 산화물은、요즘은 보일러의 성능도 향상되고、증기 중의 함유량은 극소량이므로、 이들이 막히는

것은 없습니다. 막힌다 하면、대부분 철 녹입니다. O-TRAP 의 입구측에는  60Mesh 의 Y-스트레이너가 외장되어 있고、
 
큼직한 철 녹 등은、포획될 수 있는 구조로 되어 있습니다. Y-스트레이너의 재질이 주철이었을 때에는、
 
60Mesh 망의 후부도 주철이기에、그 부분에서 발생한 철 녹은、그대로 오리피스에 도달하여 막히는 원인이 되었습니다.

현재는 Y-스트레이너의 재질은 모두 스텐레스 이므로 대부분 막히지 않게 되었습니다.

　증기 사용 설비에서 발생한 드레인（포화수）를、사용 증기압력 이하의 대기중으로 방출하면、그 압력 차이에 따라

순간적으로 드레인의 일부가 다시 증발하여 증기로 되돌아 갑니다. 이 현상을 재증발（플래싱）또는、자기증발이라 하며、

다시 증발된 증기를 재증발 증기（Flash Steam）이라고 부릅니다..구체적으로 설명합니다. 증기압력 1.0MPa・G 의

열 교환기에서 발생한 드레인은, 증기 포화온도 183℃ 의 물（포화수）에서、185kcal/kg 의 열 에너지（현열）을

가지고 있습니다. 대기중으로 방출되면、드레인 주변 압력이  1.0MPa・G 에서 0.0MPa・G 으로 감소합니다.

0.0MPa・G의 압력하에、즉 대기중에서는 100℃이상의 물은 존재불가능으로、보유 열에너지도 100kcal/kg로 한정됩니다.

때문에 거처를 잃은 과잉의 열185-100=85Kcal는 방출되는 순간 불과 1/10～1/20초 사이에 드레인을 재증발 시키기 위한

에너지로 소비되고、드레인의 약 15％ 가 플래시 증기로 변화하고、１ℓ 의 드레인은 약 240ℓ 에도 팽창합니다.

 
이 표에서 　와~？　라고 의외성이 느껴지지 않나요? 상식적으로는、아마 드레인 부하율100％、즉 드레인만 배출하고、
 
생증기가 전혀 새지 않을 때가、오리피스 출구측의 증기인 수증기로 된 상태가 가장 온화하고、드레인 부하율 ０％、
 
막힘 드레인이 전혀 존재하지않고、증기만 오리피스를 통과하는 경우가、가장 심할 것이라 생각들 하고 있습니다.

그러나 사실은 이 반대입니다. 증기압력 0.1MPaG 이하의 비교적 포화온도가 낮은 영역에서는、배출 증기량이 플래시

증기량을 넘어서는데、0.1MPaG 이상이 되면 압력이 높아지면서、플래시 증기량이 훨씬 많아집니다.

또、플래시 증기는、드레인이 대기중에 방출된 순간에 폭발적으로 대 팽창해서 발생하고、꽤 소음도 수반하므로、
 
마치 생증기가 힘차게 분출하는 듯한 착각에 사로 잡힙니다.

특히 압력이 1.0MPaG 를 넘어 드레인 량이 많아지면 그 기세는 엄청나며、드레인 부하 100％ 에서 최고가 됩니다.
O-TRAP 은 드레인 의 배출이 연속적이어서、대기중에 방출된 경우、플시 증기의 흰 수증기가 끊임없이 눈에 띄어、

생증기가 새고 있다고 잔소리를 들을 수가 있습니다. 실제로는 드레인이 지체하지않고 효과적으로 연속 배출되어、

드레인의 온도가 포화온도에 더욱 가까워、플래시 증기의 발생율도 높아져、흰 수증기가 눈에 띄는 것이기에、

O-TRAP 이、충분하게  기능하고 있다고 잘 이해 해야 할 것입니다.

　생산성 향상에 기여하는 O-TRAP 의 전열공학(伝熱工学)상의 특징은 「O-TRAP 도입사례」를 참조하십시오.

가열 공정의 생산성은、STEAM TRAP 이 지배한다 해도 과언이 아닙니다.

트랩의 좋고 나쁨을、현장에서 판정하는 경우、하나 하나의 트랩끼리 비교해도、그다지 의미가 없습니다.

여러 가열장치의 조합으로 구성되는 연속식 공정（예를 들면 골판지 제조의 콜게이터）는、
 
트랩이 붙어있는 개별 가열 장치의 성능보다、그 집합체인 생산공정 전체의 생산성이야 말로 문제입니다.

각각의 가열 장치에 기대하는 성능을、지속적으로 안정하게 최대한 발휘시킬 수 있다면、그 생산 공정의 생산성은

최고 수준이 될것입니다.

반대로、어느 하나의 가열 장치(유닛)의 조합에서、그 성능이 저하되어 있으면、그 장치가 걸림돌이 되어 생산공정

전체의 다리를 걸어、생산성도 저하하지 않을 수 없는 상태로 됩니다. 그래서 가열장치의 가열성능은、대부분의 경우、

붙어있는 트랩의 작동상태에 좌우 되는 것이며、 더욱이 트랩의 출구 측은１개의 동일한 응축수 회수관에 연결되어 있는

경우가 많기 때문에、각각의 트랩은 완전한 독립 상태가 아닌、트랩의 드레인 배출 상태에 따라、공정의 전 트랩이

서로 간섭하고 있다는 것을 유의해야 합니다.

트랩은 크게 나누어、드레인이 나오지 않는 폐색고장과、생증기가 강하게 분출하는 내뿜는 고장의 ２방향이 있습니다.

폐색 고장의 경우는、트랩이 달린 가열 장치에 열이 나지 않고、지각적으로도 기능저하가 눈에 띄므로 、비교적 고장을
 
발견하기 쉽고、또 그 고장이 다른 가열 장치의 가열 성능（드레인의 배출상태）에 직접 영향을 주는 일은 거의 없습니다.

내뿜는(吹抜) 고장의 경우는、단  1개의 경우에도 공정 전체에、많든 적든 직접적으로 나쁜 영향을 미칠 수 있는 것이 많이

있습니다. 증기의 내뿜음이 심해지면서、응축수 회수관 속의 배압이 올라、그 회수관에 연결하는 나머지 모든 트랩의

응축수가 빠지기 어렵게 되어、결과적으로 공정(工程)의 생산성이  레벨다운 합니다. 특히 고장 트랩이 응축수 탱크에

가까운 하류측에 위치할수록、그 영향은 커서、공정이 불안정하게 됩니다.

그러나、이러한 상황에서도、내뿜는(吹抜) 고장 트랩이 달려있는 가열 유닛의 가열 성능에는、거의 이상이 없는 경우가

많기 때문에、공정 전체의 가열성능이 다소 떨어지더라도 의식적으로 알지 못하고、무심코 공정을 위협하는 요소들을

조정하고（예를들어 물건의 이송속도를 가감하여）품질유지를 도모하고、어떻게든 겉잡을 수 없게 될때까지는、생산성이

저하되고 있는 상황을 의식하지않고 조업을 계속하고 있는 현장도 있습니다. 내쁨는게 너무 심해지면서、그 영향으로

다른 가열장치(유닛)의 온도가 현저하게 저하하고、품질관리상에 문제가 발생하거나、또는 응축수 회수가 생각하는대로

되지 않는 상태로라도 되지 않는 한、트랩이 주목 받을 수가 없어、내뿜는(吹抜) 고장 트랩을 조기에 발견하는 것은、.

매우 어렵습니다.

현실적으로 기존 트랩의 경우는、내뿜는 고장을 완전히 불식할 수 없기 때문에、드레인 회수관 내의 압력이 상승하고、

전체적으로 드레인의 빠짐이 나빠지는 경향이、더욱 드레인의 배출이 간헐적이기 때문애、각 가열 장치의 열 붙임이

불안정하여、본래、그 공정이 가져야 할 생산성을 최대한 발휘하지 못하고、그 낮은 수준의 생산성이 당연하다고

인식되는 경우가 많습니다.

O-TRAP 은 내뿜는 고장이 발생하지 않고、드레인의 배출이 연속적이기 때문에、드레인 회수관 내의 압력이 항상

안정되어 있습니다. 각 가열장치의 드레인은 지체없이 효과적으로 배출되는、드레인 나오는 상태가 크게 영향을 미치는

가열 성능면에서、공정의 생산성을 지속적으로 최대한 안정적으로 발휘시킬 수있습니다.