열펌프 기본이론 및 성능실험

소개글

열펌프의 기초 이론 및 실험을 도표로 작성하였습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 기초 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. Data sheet (team)
6. Experiment result
7. Consideration
8. 참고문헌

본문내용

줄-톰슨 효과는 헬륨 등 기체의 냉각이나 액화에, 그리고 에어콘이나 냉장고 등에서의 냉매의 냉각에 널리 사용된다. 근자에는 소형 줄-톰슨 냉각장치(miniature Joule-Thomson refrigerator)들이 개발되어 사용되고 있다. 고압 실린더의 기체를 직접 사용하고 유리판에 구멍을 뚫거나 특별히 제작한 가는관(orifice)을 통해 공기 중으로 기체(주로 질소)를 배출시키는 방법으로 80 K 정도의 저온을 손쉽게 얻는다. 또, 최근에는 고온 초전도체로 만든 전자 소자나 SQUID 등을 저온에서 작동시키기 위해서 아주 작은 부분의 효율적인 냉각의 필요성이 생겼다. 특히, 인공위성 등에서 사용하기 위해서는 크기나 무게가 작고 효율성이 높은 냉각기가 필요하다. 이를 위해서 초소형 JT 냉각기도 개발되고 있다. 냉각 효과를 계속해서 이용하기 위해서는 냉각된 기체를 그냥 버리지 말고 들어오는 새 기체를 미리 식히는데 써야 한다. 이 용도에 사용하는 것이 열교환기(heat exchanger)이다. 실제 냉각기의 효율성은 JT 밸브의 구조뿐만 아니라 열교환기의 성능에 의해서 결정된다. 줄-톰슨 효과 실험장치는 압축기체(CO2) 실린더를 이용한 장치, 상용의 에어컨(또는 냉장고) 압축기(compressor)를 활용한 장치, 초소형 냉각기(micro-miniature refrigerator, MMR) 등과 온도 측정기로 구성한다.

<중 략>

기체의 Throttling 과정 중에서 팽창 될 때 압력의 변화에 대한 온도의 변화를 Joule-Thomson Coefficient라고 하고, 이를 이용하여 기체를 냉각시키는 cooler를 Joule-Thomson Cooler라고 한다. 또한 이러한 J-T Coefficient에 의한 압력에 대한 온도의 변화를 Joule-Thomson 효과라고 한다. Joule-Thomsom Coefficient 이러한 J-T 효과를 이용한 소형 J-T cooler는 간단한 형태에 움직이는 부분이 없고, cool-down 시간이 짧아서, power가 집중되는 전기 제품의 열 처리를 위하여 널리 사용되어지고 있다.

참고 자료

실험교재 ( 열펌프 실험)
열역학 강의 노트
http://che.konyang.ac.kr/course/phychem/ch03/index.htm