도도한 쭌냥이
1. 글을 시작하며
안녕하세요. 글 쓰는 아빠 도도한 쭌냥이입니다.
오늘 풀어볼 문제는 저온저장고 관련 문제입니다. 열의 종류 및 각 부하 계산식을 확인하고 각각에 대하여 상세히 설명하도록 하겠습니다.
2. 저온저장고란?
냉동(refrigeration)을 사용해서 조정된 저장 조건을 달성하는 건물이나 건물 내 구역을 의미합니다. 저온저장고는 사용 온도 기준으로 두 가지로 구분할 수 있습니다. 일반적으로 0℃ 이상의 온도에서 상품을 보호하는 냉각기와 0℃ 이하에서 작동하고 제품의 부패를 방지하거나 제품 수명을 유지하거나 연장하는 저온실(냉동고)로 구분됩니다.
3. 저온저장고 설계 시 고려 사항
설계 고려사항은 다음과 같습니다.
- 일정한 온도
- 공기 흐름 경로의 길이 및 저장 제품에 대한 영향
- 상대습도의 영향
- 공기 이동이 재실자에게 미치는 영향
- 환기량
- 제품 출입 온도
- 예상 저장 기간
- 필요 제품 출구온도
- 저장 영역 안팎의 부하(traffic)
4. 저온저장고 내에서 발생하는 열의 종류 및 부하(열량) 계산식
저온저장고 내에서 발생하는 열의 종류는 총 5가지로 구분할 수 있으며, 다음과 같습니다.
- Transmission Load(벽체 통과 부하)
- Product Load(저장 물품 부하)
- Internal Load(내부 부하)
- Infiltraion Air Load(침입 공기 부하)
- Equipment Related Load(장비 가동 부하)
각 부하의 계산식은 다음과 같습니다.
[벽체 통과 부하]
q = 취득 열량(heat gain), W
A = 외부 면적(outside area of section), ㎡
Δt = 외기, 내기 온도차(difference between outside air temperature and air temperature of the refrigerated space), K
[저장 물품 부하]
- 최초 온도부터 동결 온도 전까지 제거되는 열량
- 최초 온도부터 제품의 동결 온도까지 제거되는 열량
- 제품 동결까지 제거되는 열량
- 동결 온도부터 동결 온도 이하의 마지막 온도까지 제거되는 열량
Q1, Q2, Q3, Q4 = 제거 열량(heat removed, kJ)
m = 제품의 질량(mass of product, kg)
c1 = 동결 전 제품 비열(specific heat of product above freezing, kJ/(kg·K))
t1 = 동결 전 제품 최초 온도(initial temperature of product above freezing, ℃)
t2 = 동결 전까지 제품 온도(lower temperautre of product above freezing, ℃)
tf = 제품의 동결 온도(freezing tmeperature of product, ℃)
hif = 제품의 잠열(latent heat of fusion of product, kJ/kg)
c2 = 동결 이하의 제품 비열(specific heat of product below freezing, kJ/(kg·K))
t3 = 동결 이하의 목표 제품 온도(final temperature of product below freezing, ℃)
[내부 부하]
내부 부하의 종류는 다음과 같으며 해당 부하를 모두 더하는 것으로 내부 부하의 총합을 구할 수 있습니다.
- 전기장치 부하
- 지게차 부하
- 처리장치(grinding, mixing, cooking 등) 부하
- 재실자 부하
- 잠열 부하
[침입 공기 부하]
- 공기 교환에 의한 침입
qt = 24시간 또는 다른 기간 동안 평균 취득 열량, kW
q = 전체 공기량에 대한 현열 및 잠열부하, kW
Dt = 출입구 개방시간 factor
Df = 출입구 유량 factor
E = 출입구 보호 장치의 효과
- 출구를 통과하는 직접 유량에 의한 침입
qt = 평균 냉동 부하, kW
V = 평균 공기 속도, m/s
A = 개방 면적, ㎡
hi = 침입 공기의 엔탈피, kJ/kg
hr = 냉각된 공기의 엔탈피, kJ/kg
ρr = 냉각된 공기의 밀도, kg/㎥
Dt = 출입구가 열린 시간(십진수로)
- 발열 장비의 현열과 잠열
Rs = Δhs/ Δht
[장비 가동 부하]
장비 가동 부하는 아래에 해당하는 부하는 모두 합한 부하입니다.
- 강재 순환 송풍기 모터 부하
- 습도 조절 장치에 의한 재열 부하
- 주기적인 제상 부하
5. 글을 마치며
저온저장고와 저온저장고 설계 시 고려할 사항, 각종 부하 및 계산식에 대해서 알아보았습니다. 원래 더 세부적인 내용이 있지만 실제 문제에 필요한 내용만 발췌하여 공유하오니 문제 풀이 시 참고하시기 바랍니다. 모두들 합격하시길 기원하며 앞으로도 좋은 문제풀이가 될 수 있도록 노력하겠습니다.
이상으로 글을 마치도록 하겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.
도도한 쭌냥이
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