| 다음의
예제 7을 통하여 순환 수량이 16,000GPM에서 20,000GPM으로
증가되었을 때 냉각탑 입구 습구 온도가 동일하고 공기의 유입량 (AIR
MASS FLOW RATE)에 변화가 없다는 조건 하에서 냉각탑 입구 수온과
출구 수온을 예측하여 보자.
예제 7
- 순환 수량, L1:
16,000 GPM
- 냉각탑 입구 수온, HWT1: 105oF
- 냉각탑 출구 수온, CWT1: 85oF
- 냉각탑 입구 공기의 습구 온도, WBT1: 75oF
- 냉각탑 입구 공기의 MASS FLOW, G1: 115,900 LB/MIN
dry air
- 냉각탑 특성값의 기울기, m: - 0.6
계산 1
먼저 열 부하량 (HEAT
LOAD)이 동일한 경우에 대하여 결과를 예측하여 본다.
- RANGE, R1 =
(HWT1- CWT1) = 105 - 85 = 20oF
- WATER MASS FLOW, L1 = WATER FLOW x 8.345238
= 16,000 x 8.345238 = 133,523.8 LB/MIN
- HEAT LOAD, D1 = WATER MASS x RANGE = 133,523.8
x 20 = 2,670,476 BTU/MIN
- AIR MASS FLOW, G1 = 115,900 LB/MIN dry
air
- (L/G)1 = WATER MASS / AIR MASS FLOW =
133,523.8 / 115,900 = 1.152
- HEAT LOAD, D2 = D1 = 2,670,476 BTU/MIN
(열 부하량이 일정하므로)
- WATER MASS FLOW, L2 = 20,000 x 8.345238
= 166,904.8 LB/MIN
- AIR MASS FLOW, G2 = G1 = 115,900 LB/MIN
(예의 조건에서 변화가 없다고 가정했으므로)
- (L/G)2 = L2/G2 = 166,904.8 / 115,900 =
1.440
- RANGE, R2 = HEAT LOAD / WATER MASS = D2
/ L2 = 2,670,476 / 166,904.8 = 16.0oF
다음은 설계 조건에서의
(L/G)1= 1.152에서의 TOWER DEMAND는 CTI BLUE
BOOK의 PAGE 75 WBT/20R로 부터 쉽게 구할 수 있으나, 앞서
여러 차례 사용한 바 있는 TCHEBYCHEFF 4 POINTS에 의거
하여 계산하여 보면 아래와 같다.
|
tw |
hw |
ha |
1/(hw-ha) |
|
COLD WATER |
85.00 |
|
INLET AIR
ENTH. |
35.5985 |
|
|
tw1+0.1*R |
87.00 |
51.9466 |
ha1+0.1*L/G*R |
40.9025 |
0.09055 |
|
tw1+0.4*R |
93.00 |
60.2713 |
ha1+0.4*L/G*R |
47.8145 |
0.08028 |
|
tw1+0.6*R |
97.00 |
66.5773 |
ha1+0.6*L/G*R |
52.4255 |
0.07065 |
|
tw1+0.9*R |
103.00 |
77.3676 |
ha1+0.9*L/G*R |
59.3345 |
0.05542 |
|
HOT WATER |
105.00 |
|
|
61.6385 |
|
|
SUM |
0.29692 |
NTU
= S (1/hw-ha)
/ 4 x RANGE = 0.29692 / 4 x 20.0 = 1.4846
앞에서
구한 (L/G)2 = 1.440을 CTI BLUE BOOK의 PAGE 75
WBT/16R에 X축에 두고 SLOPE = -0.600을 적용하여 직선의
특성 곡선을 그려 APPROACH LINE과 만나는 점을 읽으면 그것이
찾고자 하는 APPROACH인 것이다. 이 방법은 사용하기에 매우 편리한
반면에 얻어지는 APPROACH 값의 정확도 면에서 다소 차이가 나고 또한
전산화 작업을 함에 있어 제약 사항이 됨으로 다음 방식에 의해 구하면 된다.
이를 참고하여 전산화를 한다면 매우 편리한 방법으로 APPROACH를 찾을
수 있다.
먼저
설계 조건에서TOWER CHARACTERISTIC 관계식으로 부터 C 값을
구한다. 즉 C = KaV/L / (L/G)-m =
1.4846 / (1.152)-0.6 = 1.6162
을 얻을 수 있다. 이를 새로운 (L/G)2 = 1.440인 지점에서의
TOWER CHARACTERISTIC 값을 구한다. 즉, (KaV/L)2
= 1.6162 x (1.440)-0.6 = 1.2986를
얻게 된다.
이렇게 구한 새로운 TOWER CHARACTERISTIC 값과
새로운 조건에서의 APPROACH를 미지 함수로 하여 TOWER DEMAND를
구하여 이 값이 (NTU)2 = 1.2986와 일치하면 얻고자 하는 APPROACH인
것이다. 컴퓨터가 없이는 이 작업은 불가하며, (KaV/L)2 = (NTU)2를
만족하는 APPROACH를 얻을 때 까지 반복적인 계산을 하여야 한다.
| hw |
ha |
1/(hw-ha) |
| WBT + Approach
+ 0.1 * R |
52.9348 |
ha1 + 0.1
* L/G * R |
40.9025 |
0.08311 |
| WBT + Approach
+ 0.4 * R |
59.6194 |
ha1 + 0.4
* L/G * R |
47.8145 |
0.08471 |
| WBT + Approach
+ 0.6 * R |
64.5549 |
ha1 + 0.6
* L/G * R |
52.4255 |
0.08242 |
| WBT + Approach
+ 0.9 * R |
72.7751 |
ha1 + 0.9
* L/G * R |
59.3345 |
0.07440 |
| SUM |
0.32465 |
NTU
= S (1/hw-ha)
/ 4 x RANGE = 0.32465 / 4 x 16.0 = 1.2986
따라서
(NTU)2 = (KaV/L)2를 만족하는 APPROACH는 11.16oF를
얻게 되고, (CWT)2 = WBT + APPROACH = 75.0 +
11.16 = 86.16oF, (HWT)2 = (CWT)2
+ (RANGE)2 =86.16 + 16.00 = 102.16oF를
얻게 된다.
계산
2
다음은
순환 수량은 변하지만, 냉각 RANGE가 일정한 경우에 대한 결과를 예측하여
본다.
-
RANGE, R3 = R1 = (HWT1- CWT1) = 105 - 85
= 20oF
- WATER MASS FLOW, L3 = L2 = 166,904.8 LB/MIN
- AIR MASS FLOW, G3 = G1 = 115,900 LB/MIN
- HEAT LOAD, D3 = WATER MASS x RANGE = 166,904.8
x 20 = 3,338,096 BTU/MIN
- (L/G)3 = L3/G3 = 166,904.8 / 115,900 =
1.440 = (L/G)2
예제
7의 계산 1에서와 같이 (L/G)3 = 1.440을 CTI BLUE BOOK의
PAGE 75 WBT/20 R에 X축에 두고 SLOPE = -0.600을
적용하여 직선의 특성 곡선을 그려 APPROACH LINE과 만나는 점을
읽으면 그것이 찾고자 하는 APPROACH인 것이나, 다음과 같이 계산에
의해 APPROACH값을 구해 보자. 앞서 계산1에서 구한 설계 조건에서의
(L/G)1= 1.152에서의 TOWER DEMAND (NTU)는 1.4846를
구한 바 있으며, 이로 부터 C = 1.6162을 얻었었다. 새로운 (L/G)3
= 1.440인 지점에서의 TOWER CHARACTERISTIC 값을 구한다.
즉, (KaV/L)3 = 1.6162 x (1.440)-0.6
= 1.2986를 얻게 된다. 이렇게 구한 새로운 TOWER CHARACTERISTIC
값과 새로운 조건에서의 APPROACH를 미지 함수로 하여 TOWER DEMAND를
구한 (NTU)3 = 1.2986과 일치하는 그 지점이 바로 얻고자 하는
APPROACH인 것이다. (KaV/L)3 = (NTU)3를 만족하는 APPROACH를
얻을 때 까지 반복적인 계산을 하여야 한다.
|
hw |
ha |
1/(hw-ha) |
|
WBT + Approach
+ 0.1 * R |
55.1374 |
ha1 + 0.1
* L/G * R |
41.4785 |
0.07089 |
|
WBT + Approach
+ 0.4 * R |
63.9904 |
ha1 + 0.4
* L/G * R |
50.1185 |
0.06948 |
|
WBT + Approach
+ 0.6 * R |
70.7050 |
ha1 + 0.6
* L/G * R |
55.8785 |
0.06491 |
|
WBT + Approach
+ 0.9 * R |
82.2097 |
ha1 + 0.9
* L/G * R |
64.5185 |
0.05443 |
|
SUM |
0.25972 |
NTU
= S (1/hw-ha)
/ 4 x RANGE = 0.25972 / 4 x 20.0 = 1.2986
따라서
(NTU)3 = (KaV/L)3를 만족하는 APPROACH는 12.74oF를
얻게 되고, (CWT)3 = WBT + APPROACH = 75.0 +
12.74 = 87.74oF, (HWT)3 = (CWT)3
+ (RANGE)3 =87.74 + 20.00 = 107.74oF를
얻게 된다. |
