(1) Enthalpy 는 물질이 가진 내부 및 외부 에너지를 열역학적 기준온도와 기준온도에서의 상(Phase)기준으로 하여 상대적으로 나타내는 값입니다. 보통 별도로 언급하지 않는 경우에는 그 물질 기준량( kg 혹은 kg-mole 등)에 대한 엔탈피를 나타내기 때문에 kcal/kg 단위로 나타냅니다. 이는 엄밀히 말하면 Specific Enthalpy(비 엔탈피)라고 해야 정확한 값이 되겠지만 이런 경우에도 Specific Enthalpy보다는 그냥 "Enthalpy"라는 용어를 더 자주 사용합니다.
열역학에서 사용하는 수식들은 모두 (g-mole 혹은 kg-mole 단위)당 엔탈피가 사용됩니다.
(Enthalpy) = (내부에너지) + (외부에너지); H = E + PV ..................이 수식은 1 mol당의 수식입니다.
(2) 내부에너지는 그 물질을 구성하는 분자 및 원자 내부에 가지고 있는 에너지로 절대값은 알 수 없지만 온도만의 함수입니다. 외부에너지라는 단어는 조금 낯설지 모르지만 어느 물질이 일정한 공간을 차지하고 있을 때 물질의 표면에 걸리는 압력으로 그 물질의 부피만큼 외부 공간을 확보하면서 누적된 일을 말하며 압력 곱하기 부피 단위이기 때문에 에너지 단위가 됩니다.
(3) 질문에서 MM kcal/h의 단위는 그 물질 전체의 양에 대한 엔탈피를 말합니다. 물질 단위량의 엔탈피에다 그 물질의 유량을 곱하면 그와 같은 단위가 얻어집니다. 아래 (1) 식의 끝 부분은 단위환산계수입니다. MM kcal 단위를 사용하지 않는다면 (1a)식을 사용하면 됩니다. 이들 수식은 (금액)=(단가)*(수량) 과 같은 형식입니다. 여기서 비엔탈피는 (단가)에 해당됩니다.
비엔탈피와 총엔탈피는 전세계적으로 마구 혼동해서 그냥 "Enthalpy"라고 해대고 있으므로 구별하려면 그 단위로 하는 수 밖에 없습니다.
(총엔탈피, MM kcal/h) = (비엔탈피, kcal/kg)*(유량, kg/h)*(단위환산계수, MM kcal/10^6 kcal).......(1)
H = h * m .........................(1a), 총엔탈피 H [=] kcal/h, 비엔탈피 h [=] kcal/kg, (질량)유량, m [=] kg/h
(4) kcal/kg과 kcal/h의 단위는 비엔탈피와 총엔탈피의 단위라서 서로 환산할 수 있는 단위가 아닙니다 .
위의 (3)항의 끝부분에서 설명했던
(금액)=(단가)*(수량) 에서 단가와 금액은 서로 단위 환산할 수가 없는 속성의 값들입니다.
(질량유량)=(밀도)*(부피유량) 에서도 밀도와 질량유량은 단위환산을 할수 없지요
그러나 (1) 식에서 총엔탈피와 유량을 알면 비엔탈피를 계산할 수는 있습니다. (1a)식을 예를 들어 설명하면
h = H/m, m = H/h, H = h * m
(5) 예를 들어, 스팀의 유량 150 kg/h 이고 110도 0.2기압 스팀의 (비)엔탈피가 645 kcal/kg이라면 총엔탈피는
H = h * m = (645 kcal/kg)*(150 kg/h) = .........kcal/h
(6) Heat Exchanger의 Duty를 따져 보려면 Process Fluid의 입, 출구의 엔탈피 차이를 구하면 됩니다. 입 출구 엔탈피 만으로는 Heating (혹은 Cooling) Duty 를 알 수 없지요. 참고하세요. 착각하는 경우가 의외로 많습니다.
입구의 (총)Enthalpy= -345 MM kcal/h, 출구의 Enthalpy = -123 MM kcal
위의 열교환기의 Duty는 222 MM kcal/h 가 되는데 엔탈피가 증가 되었기 때문에 가열되고 있는 열교환기입니다.
