90℃의 온수 2000kg/h을 필요로 하는 간접가열식 급탕탱크에서 가열관의 표면적(m 2 )은 얼마인가? (단, 급수의 온도 10℃, 급수의 비열은 4.2 kJ/kg·K, 가열관으로 사용할 동관의 전열량은 1.28 kW/m 2 ·℃, 증기의 온도는 110℃ 이며 전열효율은 80% 이다.)

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1[공조냉동기계기사 필기] 22년 2회차

90℃의 온수 2000kg/h을 필요로 하는 간접가열식 급탕탱크에서 가열관의 표면적(m²)은 얼마인가? (단, 급수의 온도 10℃, 급수의 비열은 4.2 kJ/kg·K, 가열관으로 사용할 동관의 전열량은 1.28 kW/m²·℃, 증기의 온도는 110℃ 이며 전열효율은 80% 이다.)

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해설

가열관에서 전달해야 하는 열량은 온수의 현열 상승량으로 구한다.  $Q = mc\Delta t = 2000 \times 4.2 \times (90-10) = 672000\ \text{kJ/h}$ 이며, 시간 단위를 초로 바꾸면  $Q \approx 186.7\ \text{kW}$ 이다.
증기온도와 급수·급탕 온도의 평균온도차는  $\Delta t_m = 110 - \dfrac{10+90}{2} = 60\ ^\circ\text{C}$ 로 구한다.
전열효율을 고려한 가열관 표면적은  $A = \dfrac{Q}{K \times \Delta t_m \times \eta} = \dfrac{186.7}{1.28 \times 60 \times 0.8} \approx 3.03\ \text{m}^2$ 로 계산된다.

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