가정용 기름 보일러 성능 시험 결과 레포트

문서 내 토픽

1. 보일러의 구성 및 원리

보일러는 유체를 이용하여 거주 공간에 열을 공급하는 장치이다. 차가운 물이 공급되면 온수통에서 버너를 이용하여 데운 후 순환 펌프를 이용하여 가정집 곳곳에 열기를 공급한다. 이후 식어서 돌아온 물이 데워진 후 순환하는 형식으로 작동된다. 보일러에는 연료를 연소시키는 버너, 흡기-토출을 위한 링블로워, 온도를 측정하는 열전대(TC), 연료 분사를 위한 노즐과 Solenoid Valve, 이들을 통제하기 위한 이슈보드, 점화를 위한 점화기 등 여러 장치들이 사용된다.
2. 연소의 3요소와 보일러 작동 원리

연소에는 가연물(연료), 산소, 착화온도 이상의 온도가 필요하다. 보일러에서도 버너를 통해 열을 공급하는데, 이때 연료를 태움으로써 열에너지를 얻게 된다. 연료는 Fuel Nozzle을 통하여 액체 등유를 작은 구멍을 통해 안개 형태로 분사되며, Solenoid valve로 연료 공급량을 통제한다. 산소의 공급은 링블로워(Ring Blower)를 통해 이루어지며, 점화기(Igniter)는 PWM을 이용하여 Duty가 제어되어 적정 온도로 가열해 버너를 작동시킨다.
3. 점화기 저항값 측정

점화기의 저항값을 측정한 결과, 전류 2.83A, 전압 26.17V일 때 저항값은 9.25Ω으로 나타났다.
4. 화염 온도 제어

목표 온도 350°C, 펌프 PWM 233, 연료압력 35mbar일 때 연료 공급량은 0.0224g/s로 계산되었다. 이는 베르누이 법칙을 적용하여 노즐의 유속과 질량유량을 구한 뒤, 연료의 열량과 비열을 이용하여 계산한 결과이다.
5. 실험 결과 고찰

이번 실험을 통해 가정용 기름 보일러의 작동 원리와 구성품을 자세히 알 수 있었다. 특히 PWM 방식으로 점화기와 연료펌프를 제어하는 방식, Solenoid Valve를 통한 연료 분사 방식, 제어 보드를 통한 목표 온도 설정 등을 직접 확인할 수 있었다. 다만 코로나로 인해 실험 시간이 단축되어 다양한 경우의 실험을 해볼 수 없었던 점이 아쉬웠다.

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1. 보일러의 구성 및 원리

보일러는 연료를 연소시켜 열을 발생시키고, 이 열을 물이나 공기에 전달하여 난방 또는 온수 공급에 사용되는 장치입니다. 보일러의 주요 구성 요소로는 연소실, 열교환기, 연료 공급 장치, 제어 장치 등이 있습니다. 연소실에서 연료가 연소되면 발생한 열이 열교환기를 통해 물이나 공기로 전달되어 난방 또는 온수 공급에 활용됩니다. 보일러의 작동 원리는 연료의 연소, 열 전달, 온수 또는 증기 생성 등의 과정으로 이루어집니다. 이러한 과정을 통해 보일러는 효율적으로 열을 생산하고 활용할 수 있습니다.
2. 연소의 3요소와 보일러 작동 원리

연소의 3요소는 연료, 산화제, 점화원입니다. 보일러에서는 연료(기름, 가스 등)가 연소실에서 공기(산화제)와 반응하여 열을 발생시킵니다. 이때 점화원(전기 점화기 등)에 의해 연료와 공기의 혼합기가 점화되어 연소가 일어납니다. 연소 과정에서 발생한 열은 열교환기를 통해 물이나 공기로 전달되어 난방 또는 온수 공급에 활용됩니다. 보일러의 작동 원리는 이러한 연소, 열 전달, 온수 또는 증기 생성 등의 과정으로 이루어지며, 이를 통해 효율적으로 열을 생산하고 활용할 수 있습니다.
3. 점화기 저항값 측정

보일러의 점화기는 연료와 공기의 혼합기를 점화시켜 연소를 일으키는 중요한 역할을 합니다. 점화기의 저항값을 측정하는 것은 점화기의 상태를 확인하고 문제를 진단하는 데 도움이 됩니다. 점화기의 저항값이 정상 범위를 벗어나면 점화기 고장이나 문제가 있을 수 있으므로, 정기적인 점검과 저항값 측정이 필요합니다. 점화기 저항값 측정을 통해 보일러의 안전하고 효율적인 작동을 보장할 수 있습니다.
4. 화염 온도 제어

보일러의 화염 온도 제어는 연소 효율과 안전성 확보를 위해 매우 중요합니다. 화염 온도가 너무 높으면 열 손실이 증가하고 NOx 배출이 증가할 수 있으며, 너무 낮으면 연소가 불완전해져 연료 효율이 떨어질 수 있습니다. 따라서 화염 온도를 적절한 수준으로 유지하는 것이 중요합니다. 이를 위해 연료 공급량, 공기 공급량, 연소실 설계 등 다양한 요소를 조절하여 화염 온도를 최적화할 수 있습니다. 화염 온도 제어를 통해 보일러의 안전성과 효율성을 높일 수 있습니다.
5. 실험 결과 고찰

보일러 관련 실험을 수행하고 그 결과를 고찰하는 것은 보일러 시스템의 성능 향상과 문제 해결을 위해 매우 중요합니다. 실험 결과를 통해 보일러의 구성 요소, 작동 원리, 연소 특성 등을 심도 있게 분석할 수 있습니다. 이를 바탕으로 보일러 설계 및 운전 최적화, 에너지 효율 향상, 배출가스 저감 등 다양한 개선 방안을 도출할 수 있습니다. 또한 실험 결과 고찰을 통해 보일러 관련 기술 발전을 위한 새로운 아이디어와 연구 방향을 모색할 수 있습니다. 실험 결과에 대한 체계적이고 심도 있는 고찰은 보일러 기술 발전에 크게 기여할 것입니다.