과열기(過熱機, Superheater)는 보일러, 특히 증기 보일러에서 발생한 증기를 더 고온으로 가열하는 장치이다.
개요[편집 | 원본 편집]
과열기는 증기 보일러에서 발생한 증기를 더 고온의 증기로 가열하는 장치이다. 보통 보일러의 열교환기에 부대하여 설치된다. 대개의 보일러는 열교환기를 통해 물을 끓여서 이른바 포화증기라 불리는 저온의 증기를 만들어내는데, 이 발생된 포화증기를 추가로 가열하여 300 ~ 650도 정도까지 높은 온도를 가지는 과열증기상태로 만드는 장치이다.
과열기를 거친 과열증기는 포화증기와 달리 수분을 포함하지 않은 완전한 증기상태가 되며, 이에 따라 실린더나 터빈을 동작시키면서 팽창하더라도 응결수를 발생시키지 않으며, 이에 따라 기계의 이상마모나 부식을 덜 일으킨다. 또한 그만큼 많은 엔탈피를 포함하고 있기 때문에 소모되는 증기의 양도 줄일 수 있으며, 열교환기 등의 효율도 더 높힐 수 있다.
기관차의 과열기[편집 | 원본 편집]
증기기관차에 있어서 과열기는 근대적인 고성능 기관차가 가능하게 된 핵심적인 발명이다. 극초기의 과열기는 기관차용 연관식 보일러에서 열교환기 역할을 하는 연관을 별도로 갈라써야 하는 구조였기 때문에 성능개선의 효과에 한계가 있었지만, 대구경 연관 내에 증기관을 접어 넣는 슈미트식 과열기를 독일의 빌헬름 슈미트(Wilhelm Schmidt)가 1880년대에 발명하면서 이러한 딜레마가 해소되면거 고성능화의 길을 열게 된다. 슈미트식 과열기는 이후 20세기 극초반에 개발된 독일의 기관차에 쓰이기 시작하였으며, 오래지 않아 그 특허에 근거하여 영국의 그레이트 웨스턴 철도(GWR)에 널리 쓰이기 시작하였다. 또한 이 과정에서 특허를 회피하기 위한 여러 설계가 개발되면서 과열식 증기기관차는 빠르게 주류를 차지하게 된다.