이 포스팅은 Thermodynamics 시리즈 8 편 중 8 번째 글 입니다.
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Adiabatic Saturation
다음과 같은 단열 Chamber를 보자.
왼쪽은 포화되지 않은 공기가 들어오고 Chamber를 통과한 후 포화공기가 되서 나간다. 그렇게 될만큼 긴 챔버라고 가정하자. Dew point Temperature와는 다르다. 제 3의 inlet에서 물이 들어와 있기 때문이다. 1에서 2로 가는동안 (T1 > T2) 물에서 증기를 발생시키고, 그 증기를 가져갈 것이다. 따라서 이 과정은 등압이 아니고 압력이 높아지는 과정이다.
우리가 가진 정보가 T1, T2, w2라 했을 때, 단열 Chamber에서 w1을 구하는 식을 만들어 보자.
첨자 a는 air를 의미한다고 약속하자. 첨자 f는 물를 의미한다고 약속하자. inlet과 outlet에서 질량이 같다고 가정하고, inlet의 vapor와 물의 질량의 합이 outlet에서의 vapor의 질량이다. 윗 식을 아래식에 대입해서 정리하면,
1번식 ; 더해지는 증기의 양은 나중 습도에서 현재 습도를 뺀 뒤 질량을 곱해준다.
이 전체 시스템에 대해 에너지 보존 법칙을 쓰게 되면,
2번식에 1번식을 넣어 정리하면,
양변을 Ma로 나누면,
공기의 엔탈피는 다음의 식으로 구할 수 있으므로,
w2는 상대습도가 1인 곳의 절대 습도이므로, 관계식에 의해, 다음과 같다.
그런데 항상 w1을 구할 때 이런 단열 Chamber를 만들 수 없기 때문에 (실현도 불가능) 그래서 T2, T1을 구하는데 있어 좀더 실용적인 방법을 택해야 한다. 이 때, 다음과 같은 온도계를 사용한다.
Wet bulb란 아래쪽에 물에 흠뻑 적신 솜을 달아놓은 것을 의미한다. 이렇게 한 상태로 불어오는 바람에 대해 온도를 측정하면, 공기는 지나가면서 적신 솜에서 열을 빼앗아 갈것이다. 이 때의 온도를 측정하는 것을 Wet bulb Temperature라 하고, 솜을 달지 않은 상태에서 측정하는 것을 Dry bulb Temperature라 한다.
Psychrometric Chart
사실 어떤 물질의 Property는 state postulate에 의해 두가지 이상만 알게 되면 결정된다. 하지만 혼합기체에서 그 값을 구하는게 너무 귀찮아서 만든 표이다.
하지만 굉장히 끔찍하게 생겼다.
보는 방법은 생각보다 간단한데, 그냥 2개의 property에 맞게 선을 그어서 만나는 부분의 값을 읽으면 된다. 제일 왼쪽 바깥에 그려져있는 상대습도가 100%인 곳은,
상대습도가 100%니까 그 점에서 Sat T, Tdp, Twb, Tdr 온도가 모두 같을 것이다.