2011년02월13일 53번

[공기조화]
건구온도 30℃, 상대습도 50%인 습공기 500m³/h를 냉각코일에 의하여 냉각한다. 코일의 장치노점온도는 10℃이고 바이패스 팩터가 0.1이라면 냉각된 공기의 온도(℃)는 얼마인가?

① 10
② 12
③ 24
④ 28

(정답률: 47%)

문제 해설

습공기의 엔탈피 변화량은 냉각코일에 의해 제공되는 열량과 바이패스를 통해 제공되는 열량의 합과 같다. 바이패스 팩터가 0.1이므로 냉각코일을 통해 제공되는 열량은 90%이고 바이패스를 통해 제공되는 열량은 10%이다. 따라서 냉각코일에 의해 제공되는 열량은 500m³/h x 1.2 kg/m³ x (30℃-10℃) x 4.18 kJ/kg℃ x 0.9 = 22,428 kJ/h 이다. 이에 대응하는 엔탈피 변화량은 22,428 kJ/h ÷ 500m³/h = 44.856 kJ/m³ 이다. 이제 엔탈피 변화량이 44.856 kJ/m³인 상태에서 온도를 찾으면 된다. 이를 위해 공기의 엔탈피와 온도 간의 관계식을 이용하면 된다. 습공기의 엔탈피는 1.2 kg/m³ x (1.006 kJ/kg℃ x 30℃ + 2501 kJ/kg) = 3,003.6 kJ/m³ 이다. 따라서 냉각 후 공기의 엔탈피는 3,003.6 kJ/m³ - 44.856 kJ/m³ = 2,958.744 kJ/m³ 이다. 이에 대응하는 온도는 공기의 엔탈피와 온도 간의 관계식을 이용하여 구할 수 있다. 이 관계식은 다음과 같다.

h = 1.006 x T + 2501

여기서 h는 엔탈피(kJ/kg), T는 온도(℃)이다. 이를 T에 대해 정리하면 다음과 같다.

T = (h - 2501) ÷ 1.006

따라서 냉각 후 공기의 온도는 (2,958.744 - 2501) ÷ 1.006 = 12.44℃ 이다. 따라서 정답은 "12"이다.

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