가열·냉각과 등온가습

개념과 원리

결로 없이 가열·냉각할 때 절대습도는 일정합니다. 냉각이 노점 아래로 진행되면 감습이 시작되므로 더 이상 순수 현열 냉각이 아닙니다. 등온가습은 건구온도를 일정하게 유지하면서 수분을 추가하는 이상화된 과정이며 단순 물 분무가 항상 등온가습이 되는 것은 아닙니다.

공기 중 수증기량은 변하지 않고 건구온도만 변하는 현열 변화이다.

x₁ = x₂

qₛ = G(i₂ − i₁) = G Cₚ(t₂ − t₁) = ρQ Cₚ(t₂ − t₁)

qₛ: 현열량(kW), G: 공기량(kg/s), ρ: 공기밀도(약 1.2 kg/m³), Q: 풍량(m³/s), Cₚ: 공기 정압비열(약 1.01 kJ/kg·K)

건구온도는 일정하고 수증기량만 증가하는 과정이다.

t₁ = t₂

L = G(x₂ − x₁) = ρQ(x₂ − x₁)

qₗ = rL = G(i₂ − i₁)

L: 가습량(kg/s), qₗ: 잠열량(kW), r: 물의 증발잠열(약 2501 kJ/kg), x₁·x₂: 가습 전·후 절대습도

수증기비 = L / (ρQ)

가습효율 ηₛ = 증발수량 / 분무수량

부호 주의
가습 과정에서는 일반적으로 x₂ > x₁이므로 L = G(x₂ − x₁)로 계산한다.

건공기 1 kg/s를 15℃에서 25℃로 가열하고 비열 1.01을 적용하면 10.1 kW입니다. 별도로 절대습도를 0.008에서 0.010으로 올리면 가습량은 0.002 kg/s=7.2 kg/h입니다. 물 또는 증기 공급에 따른 열수지도 따로 확인합니다.

rL은 잠열을 일정하게 둔 근사입니다. 증기 주입이나 분무수의 엔탈피가 주어지면 그 에너지 유입까지 포함해 계산하며 무조건 엔탈피차와 완전히 같다고 놓지 않습니다.