[기계항공공학] 냉동 사이클 성능 실험

소개글

서울대학교 기계항공공학실험 2
2002학년도 2학기 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 배경 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 데이터
6. 실험 결과
1) 측정값을 이용한 열량 계산 및 성능계수
(1) 응축기의 방열량 계산
(a) 냉각수 유량 기준
(b) 냉매 열량 기준
(2) 증발기의 용량계산
(a)브라인 유량 기준
(b) 냉매 열량 기준
(3) 성능계수
(a) 냉매의 엔탈피 기준
(b) 실제 운전 기준
2) 압력-엔탈피 선도상에 측정결과를 이용해 냉동사이클
선도 작성
3) 2)번의 사이클과 이상적인 사이클의 비교 분석
4) 실험결과를 토대로한 외기 조건 변화에 따른 성능변화에
대한 논의
5)과열도와 과냉도를 일정 수준으로 유지하는 이유
6) 냉동사이클의 성능계수(COP)를 향상시키기 위한 방안
6. 토의

본문내용

일을 공급하여 저온에서 열을 흡수하여 고온으로 열을 방출하여 낮은 온도를 유지하는 냉동기에서의 냉동사이클을 이해한다. 냉동기를 직접 작동시켜 냉동기의 구조와 조작방법을 익히고, 응축기와 증발기의 입구 온도의 변화에 따른 각각의 온도, 압력, 유량 등을 측정하여 압력-엔탈피 선도 상에 사이클을 그려본다. 그리고 냉동기에서의 열손실과 성능을 계산하여 구해본다.

실제 실험의 p-h 선도를 보면 이상적인 사이클과는 약간 다르다는 것을 알 수 있다. 우선 이상적인 사이클에서는 h1에서 포화증기의 상태가 되지만 실제 실험에서는 h1에서 약간의 과열증기 상태가 됨을 확인할 수 있다. 이는 완벽한 포화증기의 상태를 만들기가 힘들고, 습기가 남아있을 경우 압축기의 수명에 나쁜 영향을 주기 때문에 약간 과열 증기의 상태로 압축기에 들어가게 하기 때문이다. 또한 h3의 경우도 실제 사이클보다 약간 작게(과냉 상태) 나오게 된다. 이것은 포화 냉매를 배관을 통해 보낼때 배관의 저항으로 냉매가 일부 기체 상태로 될 경우 냉동 능력을 급감시키기 때문이다. 그리고 이상적인 사이클에서는 팽창기는 단열 팽창을 하므로 엔탈피의 변화가 없다. 그러므로 h3와 h4는 같아야 한다. 하지만 실제의 사이클에서는 엔탈피가 감소하여 h4>h3가 됨을 볼 수 있었다.

참고 자료

노승탁, 2001, 공업열역학, 문운당
Incropera, Frank P., 2002, Fundamentals of Heat and Mass Transfer 5/E, Wiley
http://aircontop.com/sv6.htm