열교환기의 격벽을 통해 정상적으로 열교환이 이루어지고 있을 경우 단위시간에 대한 교환열량 q(열유속, kcal/m 2 ·h)의 식은? (단, Q는 열교환량(kcal/h), A는 전열면적(m 2 )이다.)

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1[에너지관리기사 필기] 17년 2회차

열교환기의 격벽을 통해 정상적으로 열교환이 이루어지고 있을 경우 단위시간에 대한 교환열량 q(열유속, kcal/m²·h)의 식은? (단, Q는 열교환량(kcal/h), A는 전열면적(m²)이다.)

 $\dot{q} = A \dot{Q}$

 $\dot{q} = \dfrac{A}{\dot{Q}}$

 $\dot{q} = \dfrac{\dot{Q}}{A}$

 $\dot{q} = A(\dot{Q} - 1)$

해설

열유속(heat flux)은 정의상 단위 전열면적·단위시간당 이동하는 열량이다. 따라서 전열면적 A(m²)를 통해 시간당 Q(kcal/h)의 열이 전달된다면  $q = \dfrac{Q}{A}$ 가 된다.
단위로 검산하면  $\dfrac{\mathrm{kcal/h}}{\mathrm{m^2}} = \mathrm{kcal/m^2 \cdot h}$ 로, 문제에서 요구한 열유속의 단위와 정확히 일치한다.
면적을 곱하는 형태(q = AQ)는 단위가 kcal·m²/h가 되고, 면적을 열량으로 나누는 형태(q = A/Q)는 m²·h/kcal가 되어 어느 쪽도 열유속의 단위가 되지 못한다. 열량에서 1을 빼는 형태(q = A(Q − 1))는 단위가 있는 양에서 무차원 수를 빼는 셈이라 애초에 성립하지 않는다. 열관류식  $Q = K A \Delta t$ 와 대응시켜 보면  $q = Q/A = K\Delta t$ 가 되는 점도 확인할 수 있다.

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