공조장치 내 상태변화와 선도 작도

개념과 원리

공조장치 내 상태변화와 선도 작도 문제는 공기가 공조기의 각 장치를 지나면서 건구온도·절대습도·상대습도·엔탈피가 어떻게 변하는지를 습공기선도에 나타내는 문제입니다.

단순 가열·냉각은 수분 출입이 없다면 절대습도가 일정한 방향으로 이동합니다. 냉각 중 이슬점에 도달한 뒤 더 냉각하면 응축이 시작되어 냉각·감습 과정이 됩니다.

증기가습은 수분과 엔탈피가 함께 증가하며, 혼합과정의 상태점은 두 공기 상태점을 잇는 직선 위에 위치합니다.

냉각·감습 코일에서는 입구 상태점과 ADP를 연결한 선상에 출구 상태가 위치하며 바이패스 팩터에 따라 위치가 결정됩니다.

작도 문제에서는 숫자를 먼저 계산하기보다 공기 흐름 순서 → 각 장치의 기능 → 선도상 이동방향 → 상태값 계산 순서로 정리하면 오류를 줄일 수 있습니다.

계통의 상태점과 공기 흐름을 먼저 정리한 뒤, 주어진 온습도 조건으로 습공기선도에 각 점을 표시합니다.

공기가 30℃에서 냉각코일을 지나 15℃가 되고, 이후 재열코일에서 20℃까지 가열된다고 하겠습니다. 재열 과정에서 수분 출입은 없다고 가정합니다.

냉각코일 출구에서 재열코일 출구까지는 절대습도가 일정하므로 습공기선도에서는 15℃ 상태점에서 같은 절대습도선을 따라 20℃ 방향으로 이동합니다.

건공기 질량유량이 2 kg/s, 공기 정압비열이 1.006 kJ/(kg·℃)라면 재열량은:

Q = 2×1.006×(20-15) = 10.06 kW

이처럼 선도의 이동방향과 계산식이 같은 물리적 과정을 나타내는지 함께 확인해야 합니다.

① 재열 과정에서 절대습도가 변한다고 그리지 마세요.
수분의 출입이 없다면 절대습도는 일정합니다.

② 냉각과 냉각·감습을 구분하세요.
이슬점 이하에서 응축이 발생하면 절대습도가 감소합니다.

③ 혼합점을 두 상태의 단순 중앙에 찍지 마세요.
유량비에 따라 위치가 달라집니다.

④ 작도 전에 공기의 실제 진행순서를 확인하세요.
장치 순서를 잘못 읽으면 선도 전체가 틀어집니다.