압력용기의 구성과 기능: 핵심 부위별 역할 분석

압력용기의 구성과 기능: 핵심 부위별 역할 분석

 

 

 

 

 

1. 압력 부위

1) 동체(Shell)
  - 압력용기의 본체 부분으로, 내부 유체를 저장하고 보호하는 역할을 수행
  - 내부 압력을 효과적으로 분산시키기 위해 주로 원통형으로 제작되며, 응력 집중을 최소화하도록 설계됨

 

2) 경판(Head)
  - 동체의 양 끝을 막아주는 구조물로, 내부 압력을 견디면서도 효율적인 열 전달이 가능하도록 다양한 형상이 적용됨
  - 주요 형태
  → 접시형(Dished Type): 원형 형태로 설계되어 내부 압력을 균등하게 분산
  → 반타원형(Semi-Elliptical Type): 상대적으로 높은 내압력을 견딜 수 있도록 설계됨
  → 온반구형(Hemispherical Type): 구조적으로 가장 강한 형태로, 고압 환경에서 많이 사용됨
  → Toriconical Type: 원뿔형과 접시형이 결합된 형태로, 응력 집중을 완화하는 구조
  → Conical Type: 원뿔 형태로 설계되어 유체의 흐름을 원활하게 유도함

 

3) 관판(Tube Sheet)
  - 열교환기의 필수 부품으로, 다수의 튜브가 삽입되어 튜브 다발(Tube Bundle)을 지지하는 역할 수행
  - 고온, 고압 환경에서도 견딜 수 있도록 내구성이 뛰어난 단조(Forging) 재질로 제작됨

 

4) 노즐 및 플랜지(Nozzle & Flange)
  - 용기 내부의 유체를 주입하거나 배출하는 기능을 담당하며, 동체에 구멍을 내고 주위에 파이프를 용접하여 제작됨
  - 압력과 유량에 따라 적절한 크기와 형태가 결정되며, 배관과 연결될 수 있도록 플랜지가 부착됨

 

5) 전열관(Tube) 및 관다발(Tube Bundle)
  - 열교환기의 핵심 부품으로, 유체 간의 열전달이 이루어지는 부위
  - 여러 개의 금속 관이 다발 형태로 묶여 열교환 성능을 극대화함
  - 주로 구리, 스테인리스강, 티타늄과 같은 내열성 및 내식성이 뛰어난 소재가 사용됨

 

 

 

 

 

2. 비압력 부위

1) 지지 구조(Support)
  - 압력용기의 하중을 지탱하는 역할을 수행하며, 설치 환경 및 용기의 형태에 따라 다양한 구조가 적용됨
    → 새들형(Saddle Support): 수평형 압력용기를 지지하는 구조로, 하중을 효과적으로 분산시키는 기능 수행
    → 스커트형(Skirt Support): 대형 수직형 압력용기에 사용되며, 용기의 하부를 감싸도록 설계됨
    → 레그형(Leg Support): 비교적 크기가 작은 수직형 압력용기에 사용되며, 다리 형태로 하중을 지탱
    → 러그형(Lug Support): 장비를 구조물에 부착하는 형태로, 공간 절약이 필요한 환경에서 활용됨

 

2) 리프팅 러그(Lifting Lug)
  - 압력용기를 이동 및 설치할 때 들어 올릴 수 있도록 용기 본체 또는 경판에 용접된 구조물
  - 크레인이나 지게차 등을 활용한 운반 시 안전성을 확보하는 중요한 요소

 

3) 방해판(Baffle Plate)
  - 동체 내부에서 유체의 흐름을 조절하여 열 전달 효율을 향상시키는 부품
  - 열교환기에서 유체가 곧바로 흐르지 않도록 방해하여 체류 시간을 증가시키며, 효과적인 열교환이 가능하도록 설계됨
  - 적절한 간격으로 배치하여 압력 강하를 최소화하면서도 최대한의 열전달 효과를 얻도록 함

 

 

 

 

 

3. 부속품

1) 안전밸브(Safety Valve)
  - 압력용기의 내부 압력이 허용 한계를 초과하지 않도록 자동으로 개방되는 장치
  - 과압으로부터 시스템을 보호하기 위한 필수적인 안전 장치이며, 법적 기준에 따라 정기적인 점검 및 유지보수가 필요함

 

2) 계측 장치(Instrumentation)
  - 용기 내부의 압력과 온도를 실시간으로 측정하여 공정 조건을 모니터링할 수 있도록 함

  - 대표적인 계측 장치
    → 압력계(Pressure Gauge): 내부 압력을 측정하여 운전 조건이 적정 범위 내에 있는지 확인
    → 온도계(Thermometer): 유체의 온도를 측정하여 공정 조건을 조절하는 데 활용