다시 시작하는 공부/공조냉동기계기술사 132회

공조냉동기계기술사 132회, 기출문제 풀이, 냉동냉장 및 저온물류 창고의 냉장부하 계산방법 중 저온저장고 내에서 발생하는 열의 종류 및 각각 부하(열량) 계산식을 설명하시오.

도도한 쭌냥이 2024. 5. 18.
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도도한 쭌냥이

 

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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]

공식 1

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

공식 2

  • 최초 온도부터 제품의 동결 온도까지 제거되는 열량

공식 3

  • 제품 동결까지 제거되는 열량

공식 4

  • 동결 온도부터 동결 온도 이하의 마지막 온도까지 제거되는 열량

공식 5

 

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

공식 6

 

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

공식 7

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

공식 8

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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