[기계항공공학실험] 열동력 실험

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레포트 > 공학계열
2006.07.20
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[열동력실험] 냉동 사이클의 성능 실험

열동력실험 레포트

[열동력실험] 냉동 사이클의 성능 실험

[기계공학] 열공학실험(냉동기성능실험)

소개글

[기계항공공학실험] 열동력 실험에 대한 자료입니다.

1. 실험에서 측정한 값을 성능 실험표에 기록하고 다음의 값들을 계산하시오.

2. 측정결과를 첨부된 압력-엔탈피 선도상에 나타내어 냉동사이클의 선도를 작성하시오.

3. 2.에서의 사이클과 이상적인 사이클에 대해 비교하고 실제 사이클이 이상 사이클이 될 수없는 제한요인을 설명하시오.

4. 실험결과를 토대로, 외기 조건 변화에 따른 성능변화에 대하여 논하시오.

5. 압축기입구의 냉매상태는 과열증기이고, 응축기 상태는 과냉각액이다. 이 때 증발기의 포화온도와 압축기 입구의 온도차를 과열도라 하며, 응축기 포화온도와 팽창밸브입구 온도차를 과냉도라 하는데 이렇게 과열도와 과냉도를 일정 수준으로 유지하는 이유는 무엇인가?

6. COP를 향상시킬 수 있는 방안 모색

7. 1-(3) 성능계수를 구하는 두 경우(a),(b)에 있어서, 값이 크게 차이가 나는 이유를 설명하시오.

8. 냉동사이클에 사용되는 압축기의 종류를 조사하고 각각의 장-단점을 설명하시오.

9. 압력 측정원리와 방법을 압력수준에 따라 분류하고 상세히 설명하시오.

본문내용

. 2.에서의 사이클과 이상적인 사이클에 대해 비교하고 실제 사이클이 이상 사이클이 될 수없는 제한요인을 설명하시오.

(1) 이상적인 사이클과 실제 사이클의 비교
(a) ➀→➁ : 단열압축과정(compressor)
- 이상과정 : 저온의 과열증기상태의 냉매를 단열 압축하여 ➁에 이르도록 한다. 단열 압축과정이므로 전달열량은 없으며, 가역 과정으로 생각한다면 이 되어 등엔트로피선을 따라서 변화한다. 온도와 압력, 엔탈피 증가.
- 실제과정
응축기 입구 온도(냉각수)
1st(38℃)
2nd(40℃)
3rd(42℃)
압축기 입구 엔트로피
1.8533
1.8530
1.8472
압축기 출구 엔트로피
1.7886
1.8179
1.8282

이상적인 단열압축과정에서 엔트로피는 변화하지 않는다. 그러나 실제 실험에서는 위의 표에서와 같이 압축기 전후(상태1과 상태2)의 엔트로피가 차이를 보이고 있다. 정상상태의 단열된 개방시스템의 경우 출구에서의 엔트로피가 입구에서의 엔트로피보다 높게 나타나는데 위의 실험 결과에서는 입구에서의 엔트로피가 더 높게 측정되었다. 이는 압축기가 완벽히 단열되어지지 못하고 외부와의 열교환이 있음을 보여주고 있다.

(b) ➁→➂ 정압과정(condenser)
- 이상과정 : 냉매가 정압 에서 응축기(condenser)에 의하여 냉각되고 과열 증기 상태에서 포화증기상태로 그리고 포화액 상태, 그리고 과냉각액 상태까지 온도가 낮아지며 상변화를 한다. 이 실험에서 2차 유체로는 냉각수가 사용된다.
- 실제과정
응축기 입구 온도(냉각수)
1st(38℃)
2nd(40℃)
3rd(42℃)
압축기 출구 압력
1258.8
1317.3
1395.8
응축기 입구 압력
1180.8
1238.9
1317.3

이상적인 사이클에서는 정압과정으로 응축기를 통과하기 전후의 압력이 같아야 한다. 그러나 실제 과정에서는 표에서와 같이 응축기 출구에서의 압력이 압축기 출구에서의 압력보다 낮게 측정되었다. 이는 냉매가 관을 통과하면서 생기는 마찰 때문에 냉매는 일을 하게 되고 따라서 응축기를 지날 때 압력강하가 발생하기 때문이다. 하지만 그 차이는 그리 크지 않다.

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