NTU법 (NTU Method)
쉽게 풀면
이미 만들어진 열교환기가 실제로 얼마나 열을 잘 전달하는지 알고 싶은데, 출구 온도를 아직 모른다면 어떻게 계산할 수 있을까요? NTU법은 이럴 때 사용하는 방법으로, 열교환기의 크기와 재질로 정해지는 전달단위수라는 지표와, 두 유체의 열용량 비율만 알면 유효도(효율)를 구해 실제 열전달량을 계산할 수 있게 해줍니다. 마치 자동차의 연비를 알고 있으면 연료 양만으로 주행거리를 예측할 수 있는 것과 비슷한 원리입니다.
왜 중요한가
이미 설치된 열교환기의 성능을 평가하거나, 운전 조건이 바뀌었을 때 출구 온도를 예측해야 하는 상황에서 NTU법은 반복 계산 없이 직접적으로 답을 구할 수 있어 매우 유용합니다. 이 때문에 열교환기 해석 및 시스템 시뮬레이션 연구에서 LMTD법과 함께 널리 사용되는 표준적인 접근법입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
유효도-NTU 관계식을 사용해 열교환기의 실제 성능 지표를 계산했다는 의미입니다.
NTU법으로 계산한 결과를 실험 데이터와 비교해 예측 정확도를 검증했다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
NTU는 열전달계수와 전열면적의 곱을 두 유체 중 열용량이 작은 쪽의 값으로 나눈 무차원수로 정의됩니다. 유효도는 실제 열전달량을 이론상 최대 가능한 열전달량으로 나눈 값으로, NTU와 열용량비의 함수로 표현되며 열교환기의 유동 형태(향류, 병류, 교차류 등)에 따라 서로 다른 관계식이 사용됩니다.
주의할 점
NTU법은 열교환기의 형태에 따른 유효도 관계식을 정확히 선택해야 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있으며, 실제 조건과 이론적 가정(정상상태, 물성치 일정 등)의 차이로 인한 오차가 존재할 수 있습니다.