2020년08월22일 20번
[공기조화] 겨울철 외기조건이 2℃(DB), 50%(RH), 실내조건이 19℃(DB),5 0%(RH)이다. 외기와 실내공기를 1:3으로 혼합 할 경우 혼합공기의 최종온도(℃)는?
- ① 5.3
- ② 10.3
- ③ 14.8
- ④ 17.3
(정답률: 49%)
문제 해설
외기와 실내공기를 1:3으로 혼합하면, 외기가 차가운 온도이므로 혼합공기의 최종온도는 외기보다는 실내공기에 가까울 것이다. 따라서 최종온도는 19℃보다는 낮을 것이다.
혼합공기의 최종온도를 구하기 위해서는 열역학 제1법칙을 이용할 수 있다. 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 변하지 않는다는 원리이다. 따라서 혼합공기의 열량은 외기와 실내공기의 열량의 합과 같다.
외기와 실내공기의 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.
외기 열량 = 1 × (2 - 0.008 × 2) × 1.005 × (2 - 0) = 2.004 kJ/kg
(습도가 50%일 때, 대기의 비열은 1.005 kJ/kg·K, 포화수증기압은 0.008 kPa)
실내공기 열량 = 3 × (19 - 0.008 × 19) × 1.005 × (19 - 0) = 114.684 kJ/kg
따라서 혼합공기의 열량은 2.004 + 114.684 = 116.688 kJ/kg 이다.
혼합공기의 상대습도는 외기와 실내공기의 상대습도의 가중평균으로 구할 수 있다.
혼합공기의 상대습도 = (1 × 50 + 3 × 50) / 4 = 50%
혼합공기의 포화수증기압은 혼합공기의 온도에 따라 다르다. 따라서 포화수증기압을 구하고, 상대습도와 비교하여 혼합공기의 습도를 구할 수 있다.
혼합공기의 포화수증기압 = 0.611 × exp[17.27 × (T / (T + 237.3))] (단위: kPa)
여기서 T는 혼합공기의 온도이다. 따라서 혼합공기의 포화수증기압을 구하면,
혼합공기의 포화수증기압 = 0.611 × exp[17.27 × (14.8 / (14.8 + 237.3))] = 1.056 kPa
혼합공기의 상대습도와 비교하여 혼합공기의 습도를 구하면,
혼합공기의 습도 = 50 × (1.056 / 0.611) = 86.5%
따라서 혼합공기의 최종조건은 14.8℃, 86.5%RH 이다.
혼합공기의 최종온도를 구하기 위해서는 열역학 제1법칙을 이용할 수 있다. 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 변하지 않는다는 원리이다. 따라서 혼합공기의 열량은 외기와 실내공기의 열량의 합과 같다.
외기와 실내공기의 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.
외기 열량 = 1 × (2 - 0.008 × 2) × 1.005 × (2 - 0) = 2.004 kJ/kg
(습도가 50%일 때, 대기의 비열은 1.005 kJ/kg·K, 포화수증기압은 0.008 kPa)
실내공기 열량 = 3 × (19 - 0.008 × 19) × 1.005 × (19 - 0) = 114.684 kJ/kg
따라서 혼합공기의 열량은 2.004 + 114.684 = 116.688 kJ/kg 이다.
혼합공기의 상대습도는 외기와 실내공기의 상대습도의 가중평균으로 구할 수 있다.
혼합공기의 상대습도 = (1 × 50 + 3 × 50) / 4 = 50%
혼합공기의 포화수증기압은 혼합공기의 온도에 따라 다르다. 따라서 포화수증기압을 구하고, 상대습도와 비교하여 혼합공기의 습도를 구할 수 있다.
혼합공기의 포화수증기압 = 0.611 × exp[17.27 × (T / (T + 237.3))] (단위: kPa)
여기서 T는 혼합공기의 온도이다. 따라서 혼합공기의 포화수증기압을 구하면,
혼합공기의 포화수증기압 = 0.611 × exp[17.27 × (14.8 / (14.8 + 237.3))] = 1.056 kPa
혼합공기의 상대습도와 비교하여 혼합공기의 습도를 구하면,
혼합공기의 습도 = 50 × (1.056 / 0.611) = 86.5%
따라서 혼합공기의 최종조건은 14.8℃, 86.5%RH 이다.
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