습공기 해석 - Adiabatic Mixing of Airstreams at Junction

(1) 기본 이론

단열조건 하의 두 브랜치를 통해 들어오는 열해석 조건은 다음의 질량 및 에너지 방정식을 만족한다.

따라서, 다음의 조건이 성립된다.

또한, 건구온도와 습구온도 사이에는 다음과 관계가 성립된다.

위 식을 압력에 대하여 정리할 수 있으며, 수증기분압(Pv)에 대하여 정리하면 다음과 같다.

(2) 해석조건

- 대기압조건 : 101.325 kPa

- 습공기 선도(Psychrometric Chart) 해석

(3) 프로그램에 의한 해석결과

(4) 검증 

검증방법은 공개용 프로그램중 CYTSoft Psychrometric Chart Demo Version 2.2(Build 6)을 사용하여, 두 지점의 온도조건이 주어질때  Mixing of two Airstreams 해석이 가능한 Advanced Calculator 계산기를 사용하여 합류부 브랜치에 대한 습공기의 열해석을 수행하였다.

※ 두 프로그램간의 상대오차는 0.5% 이하로 분석되며, 기존의 습공기선도(Psychrometric Chart)상의 눈대중(?) 값과도 잘 일치하는 것으로 분석됨.

(해석 1)

(1) 해석조건

Unit Length : 500m, ELE = 400m, P = 96611Pa, Inlet Temp = 25oC (RH=50%)

Background Temp = 15oC, Concrete Lining t = 0.3m, K_cond = 1.26 W/m.K

(2) 해석결과 - at 30 km/h

- Flow Temp. and Wall Temp. for Downline Tunnel

(해석 2)

(1) 해석조건

Unit Length : 500m, ELE = 400m, P = 96611Pa, 

Inlet Temp(Left side) = 25oC (RH=50%) , Inlet Temp(Right side) = 30oC (RH=60%) 

Background Temp = 15oC, Concrete Lining t = 0.3m, K_cond = 1.26 W/m.K

(2) 해석결과 - at 60km/h

→ Branch ( #16, #17, #23 ) : 벽면온도(Wall Temp) < 노점온도(Dew Temp)

- Flow Temp. and Wall Temp. for Downline Tunnel

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