오염계수 fouling factor & 열 전달계수 Heat Transfer Coefficient 의 상관관계

오염계수 (fouling factor) [m^2 * h * 'C /kcal]은

Thermal Resistance의 단위로써

이 단위는 Heat Transfer Coefficient의 역수인데,

열의 전달을 방해하는 정도라는 물리적 의미를 갖습니다.

즉, 이 값이 크면 열전달이 잘 안되고, 작으면 열전달이 잘 된다는 뜻입니다.

열교환기를 처음 설치를 하면 깨끗해서 열전달이 잘 되지만, 시간이 지나 때가 끼게

되면 점점 열전달이 나빠집니다.

이를 수치로 하여 열교환기를 설계할 때에 더러워져도 원하는 만큼의 열교환이 되도록

미리 여유치를 두고 설계하도록 하는 것이 Fouling Factor의 의미입니다.

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m^2 * h * 'C /kcal의 역수는,

kcal/m^2 * h * 'C : 열전달계수

일단 열전달 계수의 의미를 이해하셔야 합니다.

단위면적당, 단위온도차당, 단위시간에 전달될 수 있는 열량입니다.

그러므로 이 값이 크면 열전달이 잘 됩니다.

m^2 * h * 'C /kcal는 단순히 kcal/m^2 * h * 'C 의 역수로 정의된 값입니다.

억지로 해석을 하면 단위 열량이 흐르기 위해서 필요한 면적과 시간과 온도차가
되겠지요. 조금 다르게 설명하면 단위열유량이 흐르기 위해서 필요한 면적과 온도차
라고도 할 수 있겠네요.

결국 우리가 전달하고자 하는 열량은 결정되어 있고, 온도차도 결정되어 있으므로,
그만큼 열전달면적을 확보하여야 한다는 의미입니다. 그러므로 Fouling Factor를 크게 적용하면, 그만큼 기기가 커져야 합니다.

Q = UAΔT ← 이 식이 핵심입니다.

Q : 열량→ kcal/hr
A : 열전달 면적 → m^2
ΔT : 온도차 → ℃
U : 이게 바로 열전달계수입니다.

위의 식에 Q, A, ΔT의 단위를 넣어 보시면 U의 단위가 kcal/m^2 * h * 'C 라는 것을

알게 되시고, 그 역수가 m^2 * h * 'C /kcal라는 것을 아실 수 있을 것입니다.