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연재) 새로운 건조 장치 / 제8장 운전상황의 진단과 건조장치에서의 측정_나. 실제장치에서의 계측

관리자
2022-06-10


새로운 건조 장치


(주)에이티이엔지 박승태 대표, 홍경수 이사


공기 건조에는 다양한 방식이 있으며, 최적의 건조를 위해서는 목적에 맞는 설계와 운전이 필요하다. 또한 습도 조절은 제품 생산과 실내 공기조화에서 온도만큼이나 중요한 요소로 꼽히고 있으며 산업현장뿐만 아니라, 일상생활에서도 그 중요성이 날로 커지고 있다. 건조의 기본 이론부터 다양한 건조 방식의 비교, 에너지 절약 대책, 운전 상황 설계 등을 다루고 있는 “새로운 건조 장치”는 설계 및 운전 최적화에 어려움을 겪고 있는 동 분야 종사자들에게 실무지식 습득은 물론 고성능·고효율 건조 시스템 개발을 위한 소중한 자료가 될 것이다.(편집자 주)


제8장 운전상황의 진단과 건조장치에서의 측정


나. 실제장치에서의 계측

1) 온도계측

건조장치에 있어 온도는 가장 기본적인 물리량의 하나이고, 이것을 적절한 방법으로 계측하는 것은 프로세스의 관리, 제어의 측면에서 극히 중요한 과제이다. 온도계측과 그 제어기술에 대한 요구도 고도화되고 있으며, 센서 및 신호처리 기술 양쪽 측면 모두에서도 개발이 진행 중이다. 


(1) 온도계의 종류와 측정범위 온도측정의 원리는 아래와 같이 분류된다.

• 온도의 상하에 의한 액체의 팽창수축을 이용한 것

• 금속의 전기저항의 변화를 이용한 것

• 금속간의 열기전력을 이용한 것

• 피측정물로 부터의 열방사를 이용한 것

실용 온도계의 종류와 적용범위를 그림 8.6에 나타냈다. 




(2) 실제 장치의 측정상 유의점

방사온도계를 제외하고 일반적으로는 접촉형 온도계이다. 건조조작에 있어서는 특히 회분식건조의 감률기간 중에서, 품온이나 배기온도가 시간적으로 크게 변화하는 경우가 있다. 접촉형 온도계는 센서 자체의 열용량에 따라 온도변화에 대해 늦어지면서 검출되는 것을 염두에 두어 대응할 필요가 있다. 

실험 장치로는, 열전대 등도 가는 소선을 직접 피측정물에 접촉시켜 지연으로 인한 오차를 줄이는 것이 가능하지만, 실제 장치에서는 내구성 측면에서 보호관을 설치할 필요가 있으며, 얼마나 시정수를 작게 하는가가 과제이다.

접촉형 온도계에서 한 가지 더 유의해야 하는 것은 측정대상물 이외의 것과 전열에 의한 오차다. 특히 가스온도를 측정하는 경우 센서의 온도는 가스로부터 받는 전열과 주위로의 방열과 균등한 온도에서 평행을 이룬다. 

예를 들면, 덕트 내를 흐르는 열풍의 온도를 측정하는 경우, 그 덕트의 보온이 불충분하여 주위 벽에 방열 손실이 있을 때는 반드시 열풍온도보다 내벽온도는 낮고, 측정치는 순수 열풍온도와 내벽온도의 사이의 값을 나타내는 것이다. 주위로 방출되는 방열에는 검출단에서 주벽을 향하는 열복사와 온도계 그것을 전달하는 전도가 있다. 

동시에, 노출구의 열풍온도를 측정하는 경우는 화염으로부터의 복사에 의해 순수 열풍온도보다도 높게 나타나는 경우도 있다. 이들은 시정수에 관한 문제와 다르고, 시간적으로 온도가 변하지 않는 정상시에도 일어나는 오차다.

실제 온도를 파악하려면 주위로 향하는 복사의 영향을 무시할 수 있도록 연구가 필요하다. 주벽을 충분히 보온해서 내벽과 열풍과의 온도를 근접시키거나 휘염으로부터의 복사를 방해하도록 차폐를 설치하는 것 등이 중요한 일이다. 더욱이 센서의 온도를 진짜 열풍온도에 접근토록 열풍과의 대류전열이 충분히 일어나도록 풍속을 빠르게 잡아야 한다. 

또, 풍속이 빠른 유체에 측정공을 설치하는 등의 배려가 필요하다. 비접촉식 온도계는 주로 고체의 표면온도를 측정하는데 유효한 방법이지만, 고체표면에서 방출되는 열선파장의 선택흡수 특성을 보다 교묘하게 이용하는 것이 정밀도 향상의 비결이라 판단된다. 또, 측정 대상물과 계측기와의 사이의 수증기 등의 영향을 보정하는 수단의 개발도 중요하게 될 것이다.


중략...


히트펌프&공조 2022년 6월호 게재