공조냉동기계산업기사 습공기 선도 및 상태변화 — 선도 읽기와 가열·가습 계산

습공기 선도에는 건구온도, 습구온도, 절대습도, 상대습도가 축과 곡선으로 표시된다. 포화도는 표준적으로 선도에 나타내지 않으므로, 선도 표시 항목을 묻는 문제에서 포화도를 고르면 어긋난다. 상태량의 단위도 함께 확인한다. 엔탈피는 단위 질량당 에너지이므로 kJ/kg 또는 kcal/kg으로 적고, 부피와 온도를 곱한 꼴의 단위는 엔탈피 단위가 아니다.

가열 과정에서는 수증기 분압이 일정하게 유지된다. 온도가 올라가면 그 온도에서의 포화 수증기 분압이 커지므로, 같은 수증기량에 대한 상대습도는 낮아진다. 건구온도 10℃, 상대습도 60%인 공기를 30℃로 가열하면 처음 수증기 분압은 9.2×0.6 = 5.52mmHg이고, 최종 상대습도는 5.52를 30℃의 포화 수증기 분압 23.75mmHg로 나눈 약 23%가 된다. 가열은 수증기를 더하는 과정이 아니므로 절대습도가 변하지 않는다.

가습 과정은 절대습도가 증가하는 쪽으로 진행된다. 단열가습은 엔탈피가 일정한 등엔탈피 과정이고 습구온도가 거의 변하지 않는다. 가열과 가습을 함께 하면 두 변화가 겹쳐 일어나므로, 무엇이 일정한지를 먼저 확인해야 한다.

선도 없이 계산할 때는 다음 순서를 쓴다. 상대습도로부터 실제 수증기 분압을 구하려면 포화 수증기 분압에 상대습도를 곱한다. 전체 압력에서 그 수증기 분압을 빼면 건공기 분압이 된다. 대기압 760mmHg, 포화 수증기압 27.65mmHg, 상대습도 60%라면 수증기 분압은 16.59mmHg이고 건공기 분압은 760-16.59 = 743.41mmHg다.

절대습도를 구할 때는 수증기 분압과 전체 압력의 관계를 쓴다. 절대습도는 0.622×수증기 분압÷(전체 압력-수증기 분압)으로 계산한다. 대기압 100kPa, 수증기 분압 1.5kPa이면 0.622×1.5/(100-1.5)로 약 0.0095kg/kg′가 된다.

반대로 절대습도에서 상대습도를 구할 때는 실제 수증기압을 먼저 되돌린다. 수증기 분압은 (절대습도×전체 압력)/(0.622+절대습도)로 구하고, 이를 그 온도의 포화 수증기압으로 나눠 100을 곱한다. 외기온도 13℃, 포화 수증기압 12.83mmHg, 절대습도 0.008kg/kg, 대기압 760mmHg라면 수증기압이 약 9.65mmHg이므로 상대습도는 약 75%다.

쾌적성을 평가하는 지표도 선도와 연결된다. 불쾌지수는 건구온도와 습구온도를 주요 변수로 계산하는 지표이며, 상대습도나 절대습도는 직접 입력값이 아니다. 현열비와 열수분비는 열부하의 분담 비율을 나타내는 다른 개념이므로 불쾌지수와 구분한다.