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1[공조냉동기계기사 필기] 21년 2회차

다음과 같이 단열된 덕트 내에 공기가 통하고 이것에 열량 Q(kJ/h)와 수분L(kg/h)을 가하여 열평형이 이루어 졌을 때, 공기에 가해진 열량(Q)은 어떻게 나타내는가? (단, 공기의 유량은 G(kg/h), 가열코일 입ㆍ출구의 엔탈피, 절대습도를 각각 h₁, h₂(kJ/kg), x₁, x₂(kg/kg)이며, 수분의 엔탈피는 h_L(kJ/kg)이다.)

G(h₂-h₁)+Lh_L

G(x₂-x₁)+Lh_L

G(h₂-h₁)-Lh_L

G(x₂-x₁)-Lh_L

해설

그림은 단열된 덕트에 공기가 $G$ (kg/h), $h_1$ , $x_1$ 로 들어가 먼저 가열코일에서 열량 $Q$ 를 받고, 그 뒤 분무 장치에서 수분 $L$ (kg/h, 엔탈피 $h_L$ )이 덕트 안으로 함께 들어간 다음 $G$ , $h_2$ , $x_2$ 로 나가는 계통이다. 그림의 $Q$ 와 $Lh_L$ 화살표가 모두 덕트를 향해 들어가고 있다는 점이 식의 부호를 결정한다.

덕트가 단열되어 외부로 새는 열이 없으므로 들어온 에너지와 나간 에너지가 같다. $G h_1 + Q + L h_L = G h_2$

이를 $Q$ 에 대해 정리하면 $Q=G(h_2-h_1)-L h_L$ 이다. 즉 공기의 엔탈피 증가분 중 수분이 스스로 가지고 들어온 열량 $L h_L$ 만큼은 코일이 준 열이 아니므로 빼 주어야 한다.

참고로 $G(x_2-x_1)$ 은 단위가 kg/h인 가습량(수분 물질수지 $L=G(x_2-x_1)$ )이어서 kJ/h 단위의 열량 식이 될 수 없다. 단위만 확인해도 절대습도가 들어간 형태는 걸러낼 수 있다.

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