2019년04월27일 10번
[공기조화] 습공기 5000 m3/h를 바이패스 팩터 0.2인 냉각코일에 의해 냉각시킬 때 냉각코일의 냉각열량(kW)은? (단, 코일 입구공기의 엔탈피는 64.5 kJ/kg, 밀도는 1.2 kg/m3, 냉각코일 표면온도는 10℃이며, 10℃의 포화습공기 엔탈피는 30 kJ/kg 이다.)
- ① 38
- ② 46
- ③ 138
- ④ 165
(정답률: 41%)
문제 해설
냉각코일에 의해 냉각되는 공기의 엔탈피 변화량은 다음과 같다.
∆h = 입구공기 엔탈피 - 출구공기 엔탈피
입구공기 엔탈피는 문제에서 주어졌으므로, 출구공기 엔탈피를 구하면 된다. 출구공기의 상태는 냉각코일에 의해 냉각되므로, 냉각코일의 표면온도와 공기의 상대습도를 이용하여 포화습공기의 엔탈피를 구하고, 이를 이용하여 출구공기의 엔탈피를 계산할 수 있다.
냉각코일의 표면온도는 10℃이므로, 냉각되는 공기의 온도도 10℃일 것이다. 따라서, 출구공기의 상대습도를 구하기 위해서는 냉각코일의 표면온도와 포화습공기의 온도(10℃)를 이용하여 포화수증기압을 구해야 한다.
포화수증기압은 표준 상태에서의 수증기압과 같은 방식으로 계산할 수 있다.
포화수증기압 = 610.78 * exp(17.27 * 10 / (237.3 + 10)) = 1228.5 Pa
따라서, 냉각코일에 의해 냉각된 공기의 상대습도는 다음과 같다.
상대습도 = (배기수증기압 / 포화수증기압) * 100% = (1 - 바이패스 팩터) * 100% = 80%
냉각된 공기의 밀도는 1.2 kg/m^3이므로, 냉각코일을 통과한 공기의 질량유량은 다음과 같다.
질량유량 = 부피유량 * 밀도 = 5000 * 1.2 / 3600 = 16.67 kg/s
따라서, 출구공기의 엔탈피는 다음과 같다.
출구공기 엔탈피 = 입구공기 엔탈피 - ∆h = 64.5 - (16.67 * (64.5 - 30) / 3600) = 61.8 kJ/kg
냉각코일에 의해 냉각된 공기의 냉각열량은 다음과 같다.
냉각열량 = 질량유량 * (입구공기 엔탈피 - 출구공기 엔탈피) / 1000 = 16.67 * (64.5 - 61.8) / 1000 = 0.045 kW
따라서, 냉각코일의 냉각열량은 0.045 kW이다. 이 값에 1000을 곱하면 45 W이므로, 보기에서 가장 가까운 값은 "46"이다.
∆h = 입구공기 엔탈피 - 출구공기 엔탈피
입구공기 엔탈피는 문제에서 주어졌으므로, 출구공기 엔탈피를 구하면 된다. 출구공기의 상태는 냉각코일에 의해 냉각되므로, 냉각코일의 표면온도와 공기의 상대습도를 이용하여 포화습공기의 엔탈피를 구하고, 이를 이용하여 출구공기의 엔탈피를 계산할 수 있다.
냉각코일의 표면온도는 10℃이므로, 냉각되는 공기의 온도도 10℃일 것이다. 따라서, 출구공기의 상대습도를 구하기 위해서는 냉각코일의 표면온도와 포화습공기의 온도(10℃)를 이용하여 포화수증기압을 구해야 한다.
포화수증기압은 표준 상태에서의 수증기압과 같은 방식으로 계산할 수 있다.
포화수증기압 = 610.78 * exp(17.27 * 10 / (237.3 + 10)) = 1228.5 Pa
따라서, 냉각코일에 의해 냉각된 공기의 상대습도는 다음과 같다.
상대습도 = (배기수증기압 / 포화수증기압) * 100% = (1 - 바이패스 팩터) * 100% = 80%
냉각된 공기의 밀도는 1.2 kg/m^3이므로, 냉각코일을 통과한 공기의 질량유량은 다음과 같다.
질량유량 = 부피유량 * 밀도 = 5000 * 1.2 / 3600 = 16.67 kg/s
따라서, 출구공기의 엔탈피는 다음과 같다.
출구공기 엔탈피 = 입구공기 엔탈피 - ∆h = 64.5 - (16.67 * (64.5 - 30) / 3600) = 61.8 kJ/kg
냉각코일에 의해 냉각된 공기의 냉각열량은 다음과 같다.
냉각열량 = 질량유량 * (입구공기 엔탈피 - 출구공기 엔탈피) / 1000 = 16.67 * (64.5 - 61.8) / 1000 = 0.045 kW
따라서, 냉각코일의 냉각열량은 0.045 kW이다. 이 값에 1000을 곱하면 45 W이므로, 보기에서 가장 가까운 값은 "46"이다.
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