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입구모양에 따른 파이프 출구값

입구모양의 변화에 따른 출구의 결과값 변화Different Result Value Influenced by The Shape of An InletKey Words: Pipe(파이프), Angle of Insertion(삽입각) ,Separation(분리), Loss of Head(수두손실)1. 서론이번시간에는 입구의 크기가 다른 두 입구와 하나의 출구를 가진 파이프를 형상화 시켜서 output control 에서 monitor 를 이용해 결과값을 도출했던 지난시간과는 달리 Results에서 Contour 기능을 이용해서 결과값을 도출 해보았다.그리고 개인적으로는 수두손실에 대해 생각해보았다. 파이프의 경우 수두손실이 발생하게 되는데 마찰에 의한 주손실과 파이프 내의 여러 종류의 관 부속품 밴드 등의 급격한 면적 변화 등으로 인해 추가적인 수두 손실이 발생하게 된다. 그 중 원형 덕트의 급격한 확대와 급격한 축소에 따라 부손실 계수의 변화가 생기게 되는데 점진적으로 축소되는 원형의 삽입각에 따른 손실계수의 변화에 따라 결과 값을 볼 것이다.2. 본론2.1 GeometryFig.1과 같이 입구의 각도를 변화시켜준 파이프의 형상을 geometry를 이용해서 그려 준다. (기본형상, 삽입각 30°, 삽입각 60°, 삽입각 90°) 파이프의 inlet2 outlet 부분의 extrude 값은 6m로 설정해 주었고 outlet의 직경은 1m, inlet1의 직경은 0.3m, inlet2의 직경은 2m로 설정해 주었다.2.2 MeshMesh를 이용해서 Geometry에서 그린 형상에 격자를 생성해 준다. Physics preference CFD, solver preference CFX로 설정하고 Tetrahedrons 방법으로 Element Size 0.1m로 설정해주고 inflation에서 transition Ratio 0.25, Maximum Layers 4, Growth Rate 1.1 로 설정해 Fig.2 와 같이 만들어 주었다. 그리고 Mapped face meshing의 경우는 파이프 중간에 휘어진 구간을 제외한 부분을 선택해서 적용해 주었다.2.3 Set up1) Default DomainFluid Material은 water로 설정하고 Fluid Model의 경우 Thermal Energy, 난류모델에서 k-Epsilon을 선택해주었다.그리고 경계조건은 inlet1에서 속도 5m/s-1 온도 315K, inlet2에서 속도 0.5m/s-1 온도 285K이고, outlet에서 relative pressure를 0Pa을 주는 것으로 고정하였다.2) Solver먼저 solver control에서 Minimum & Maximum Iterations를 100에서 200으로 설정해 주었다. 수두 손실을 보기 구하기 위해 outlet에서의 속도와 압력을 볼수 있도록 outlet control의 Monitor항을 구해 outlet에서의 속도와 압력을 구할 수 있도록areaAve(Velocity)@outlet, areaAve(Pressure)@outlet 이와 같은 함수를 만들어 주었다.2.4 Solution2.5 Result입구에서 점진적으로 좁아지는 형상의 경우 삽입각에 따른 수두 손실과 separation 발생을 보기 위해서 plane을 삽입해서 variable을 Temperature와 Pressure 두 개로 설정해서 보았다.지난 시간에는 전체적 관의 온도분포, 압력분포를 보았지만 이번 시간에는 Plane을 삽입하여 보고 싶은 Plane의 온도 또는 압력분포를 확인 할 수 있었다. 우선 상단 툴바의 Location을 클릭하여 Plane을 추가하였다. 그 뒤, Variable에서 보고 싶은 변수를 클릭하고 Global로 선택 한 뒤, 분포를 시각적으로 확인 할 수 있었다.Fig.4 Pressure contour at a planeFig.3 Temperature contour at a plane3. 결론파이프의 경우는 수두손실이 발생하게 되는데 마찰에 의한 주손실과 파이프 내의 여러 종류의 관 부속품 밴드 등의 급격한 면적 변화 등으로 인해 추가적인 수두 손실이 발생하게 된다. 그 중에서 원형 덕트의 급격한 확대와 급격한 축소에 따라 부손실 계수의 변화가 생기게 되는데 점진적으로 확대되는 원형의 삽입각에 따른 손실계수의 변화에 따라 결과 값을 볼 것이다.우선, 압력분포를 컨투어를 통해 확인하였다. 원형에서는 압력분포가 입구에서 높아지는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고, inlet1 과 inlet2에서 유입된 유체가 만나는 부분에서 separation이 발생하는 것 또한 확인할 수 있었다. 이는 속도와 방향이 다른 유체가 만나면서 생긴 것으로 추측된다. 그리고 30°,60°,90° 의 입구에서의 삽입각이 주어진 파이프의 경우, 각도가 커지면서 출구의 압력이 줄어 든 것을 확인 할 수 있었다. 이는 수두 손실에 의해 영향을 받은 것으로 생각된다. 그리고 이들 파이프에서는 inlet 2에서의 압력이 가장 큰 것을 확인 할 수 있었다. 이는 입구가 점점 좁아지기 때문이다. 또한 좁아진 입구 부분에서 다른 부분보다 압력이 다소 작게 보이는 부분이 있는데 이 부분에서도 separation이 발생 한 것으로 추측된다.

공학/기술| 2015.12.14| 3페이지| 1,000원| 조회(118)

각도, 파이프, 전산유체, CFD, CFX, seperation, 입구각

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$volume fractio cavitation$

volume fractio cavitation

volume Fraction에 따른 cavitation 발생의 차이Difference in degrees of Cavitation depending on Volume FractionKey Words: cavitation(공동현상), volume fraction, ratation1. 서론유동장 내부의 특정 구역에서 압력이 증기압 이하로 내려가 액체상인 유체가 기체로 변하는 현상을 cavitation이라고 한다. 그런데 이 cavitation현상은 펌프나 터빈의 효율을 저하 시킬뿐만 아니라 심하면 손상에 이르게 할 수 있기 때문에 설계시 유의하여야 하는 사항이다.이번 시간에는 이 cavitation 현상을 cfd를 통하여 시각적으로 관찰 할 수 있었다. 개인적으로 물과 수증기의 Volume Fraction을 9.99:0.01, 7:3, 5:5, 3:7의 비율로 다르게 하여 cavitation의 발생정도의 차이를 보려고 하였다.2. 본론2.1 Mesh이번시간에는 따로 Geometry를 그리거나 직접 Mesh를 주지 않아도 되었다. 직접 형상을 그리지 않았기 때문에 Mesh항목을 먼저 띄운 후에 'Import Mesh'를 통하여 파일을 Mesh에 연결해 주었다.2.2 Set up1) Default Domain우리가 보려는 유체는 25°C의 water 그리고 water vapor이었다. 하지만 Material 항목에 존재하지 않았기 때문에 Library에서 불러와야했다. Reference pressure는 0Pa, Domain motion은 회전하는 유동이므로 Rotating으로 설정하였고 Angular Velocity는 132rad/s로 설정해주었다. Fluid model은 Homogeneous Model을 선택했는데 이 모델의 경우 한번에 물과 수증기를 해석할 수 있고 수렴성이 좋으나 정확성이 떨어진다는 단점을 가지고 있다.Fluid pair models는 cavitation이 발생하므로설정해주고 saturation pressure을 3540Pa로 증기압을 설정해 주었다.Boundary는 inlet에서 stat frame tot press를 100000Pa로 주고 Flow derection을 Cartesian components로 x=0,y=0,z=1을 주었다. 그리고 Fluid value에서 water와 water vapor의 volume fraction을 0.99999 / 0.00001, 0.7/0.3, 0.5/0.5, 0.3/0.7 이렇게 4가지의 case로 다른 값을 주었다. outlet에서 Bulk mass flaw rate를 16으로 설정했고 wall의 경우 회전하는 부분이므로 Rotating, wall velocity는 counter ratating wall로 설정해주었다. interface에서 general connection에 Mesh connetional option을 1:1로 설정해 주었다. 그리고 Turbulence에서 Intensity and Length Sacale로 바꾸고 Fractional intensity와 Eddy Length Sacale값을 0.03으로 설정해 주었다.2) Solver먼저 solver control에서 Minimum & Maximum Iterations를 500에서 1000으로 설정해 주었다. 그리고 physical timescale로 맞춰주고 le-3s로 설정해주었고 regidual target을 7.5e-6으로 설정했다.2.5 Result앞서 물과 수증기의 volume fraction에 차이를 주었기 때문에 시각적으로 cavitation 발생의 정도를 관찰하기 위해 contour을 이용하였다. XY Plane 단면의 형상을 보기 위해 Plane을 삽입하였다. 그 뒤 우리가 보고 싶은 값을 선택하였다. 우리의 경우 Water volume fraction, Water Mass fraction, Water vapor volume fraction, Water vapor volume fraction을 선택하였다. 그리고 Global이 아닌 Local을 선택하여 우리가 설정한 변수 값을 시각적으로 볼 수 있었다.3. 결론앞서 말했던 것처럼, Cavitation은 터빈, 펌프 그리고 프로펠러의 설계 시 가장 주의해야할 사항이다. 왜냐하면 공동현상은 이 부품들의 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 이것들을 손상까지 이르게 할 수 도 있기 때문이다. 발생하는 이유는 다음과 같다. 기체와 액체의 상대속도가 매우 큰 경우에 고체 표면의 일부에서 액체의 정압이 액체의 증기압보다 작아질 때 일어난다. 우리는 수증기와 물의 비율이 달라지게 되면 공동현상의 정도가 높아질 것이라고 생각하였다. 하지만 위 그림에서 볼 수 있듯이 보여주는 값들이 매우 작을 뿐만 아니라 우리의 예상과는

공학/기술| 2015.12.14| 3페이지| 1,000원| 조회(68)

전산유체, CFD, Cavitation, CFX, volume fraction

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angle of attack

Angle of attack에 따른 실속 발생Occurrence of Stall depending on Angle of AttackKey Words: airfoil, angle of attack(받음각), stall(실속)1. 서론angle of attack은 받음각이라고도 하며 줄여서 AOA라고 한다. 받음각이란 비행기의 날개를 절단한 면의 기준선(일반적으로 프로필의 전연과 후연을 연결한 직선. 시위선이라고도 한다)과 기류가 이루는 각도를 말하는 것이다. 이 받음각이 커지게 되면 양력이 증가하는데 임계 받음각이상이 되면 separation(박리) 현상뿐만 아니라 stall(실속)도 발생 할 수 있다. 실속은 비행기의 날개 표면을 흐르는 기류의 흐름이 날개 윗면으로부터 박리되어, 그 결과 양력이 감소되고 항력이 증가하여 비행을 유지하지 못하는 현상이다. 만약 비행 중에 이러한 현상이 발생하게 되면 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 유의하여야 한다.2. 본론2.1 Mesh이번시간에는 따로 Geometry를 그리거나 직접 Mesh를 주지 않아도 되었다. 직접 형상을 그리지 않았기 때문에 Mesh항목을 먼저 띄운 후에 'Import Mesh'를 통하여 파일을 Mesh에 연결해 주었다. CFD의 경우는 2D를 인식 하지 못하기 때문에 평면을 만들어 주어야 하는 경우는 mesh가 한층으로만 구성될 수 있도록 만들어 주어야 한다.2.3 Set up1) Default Domain먼저 Expression에서 계산에 필요한 함수들과 변수 값을 입력해 준다. Default Domain에서 Fluid를 Air ideal Gas로 입력해 주고 Reference Pressure의 경우 이번은 압축성 유동이므로 절대압으로 계산해 주어야 해서 0[atm]으로 입력해 주었다. Heat transfer는 Total Energy로 설정해 주고 Turbulence Model을 Shear Stress Transport로 설정 해 주었다.inlet에서는 Mass and momentum을 Cart. vel. component로 u=xvel, v=yvel, w=0 m/s로 expression에서 입력해준 함수를 이용해 주었다.outlet에서는 Mass and momentum값에서 relative pressure을 73048 Pa로 입력해 주었다.2) Solver먼저 solver control에서 Minimum & Maximum Iterations를 100에서 200으로 설정해 주었다. 그리고 outlet control의 Monitor항에서 x와 y방향에서의 힘을 구하기 위해서 force_x는 expression에서 입력해서 Fx 함수로 설정해주고 force_y는 Fy함수로 설정해 주었다.2.5 Resultairfoil의 주변의 변수 값 들을 확인하기 위해서 먼저 polyline을 설정해 주어야 한다. polyline은 wall top과 wall bottom과 sym1의 겹치는 부분으로 만들어 주었다.그리고 새로운 plane을 추가해서 XYplane에서 Z방향으로 -0.06m 부분으로 Absolute pressure와 Velocity와 Mach number를 보았고, Chart 라는 새로운 기능을 이용해서 airfoil 의 길이를 X축으로 두어서 Y축 값을 Absolute Pressure와 Density, Velocity 그리고 Mach number 값을 그래프로 살펴보았다.그리고 Calculators 를 이용해서 각 location에서의 function 값을 구해 줄 수 있다.3. 결론실속은 비행기의 날개 표면을 흐르는 기류의 흐름이 날개 윗면으로부터 박리되어, 그 결과 양력이 감소되고 항력이 증가하여 비행을 유지하지 못하는 현상이다. Airfoil의 X방향 길이나 Y방향 길이 그리고 모양에 따라서도 발생이 달라 질수 있다.주로 Airfoil에서 실속은 Angle of attack 값이15°에서20°사이에서 발생하게 된다고 한다. 0°인 airfoil은 위아래가 대칭이므로 Absolute Pressure가 위아래 대칭으로 나타나지만 Angle of attack 값이 증가 함에 따라서 Airfoil의 위아래의 Absolute Pressure의 값의 차이가 X방향의 값이 커짐에 따라서 커지는 것을 확인 할 수 있었고 AOA값이 커졌을 때 Airfoil 주변에 유동 박리가 생성됨을 알 수 있었다.

공학/기술| 2015.12.14| 3페이지| 1,000원| 조회(122)

전산유체, CFD, Cavitation, CFX, 실속, AOA, angle of ..

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열펌프

열펌프 실험1. 실험 목적열펌프는 저온의 열원으로부터 열을 흡수하여 고온의 열원으로 전달시켜주는 장치로 냉방과 난방을 하나의 장치로 할 수 있는 장점이 있다. 열펌프 종류에는 증기 압축식, 공기 압축식, 흡수식, 화학반응식, 열 전식 등이 있다.열 펌프 실험을 통해서 열펌프 구성 및 원리를 이해하고 온도와 압력을 이용해 성능계수를측정하고 T-s 선도와 P-h 선도를 그려봄으로서 가열 시스템과 냉동 시스템을 이해 한다.2. 실험 이론1) 열펌프그림 1 열펌프 계략도와 T-s선도열펌프란 열을 저온의 열원에서 흡수하여 고온의 열원으로 옮기는 기계로 냉동기나 냉장고와 같은 종류이다. 그림1은 증기압축 열펌프의 개략도와 온도-엔트로피 선도를 나타내고 있다. 저압의 포화 증기는 압축기로 들어가서 과정 1-2로 가역 단열 압축된다. 그리고 나서 과정 2-3에서 정압으로 열이 방출되며, 작동 유체는 포화 액체로 응축기에서 나온다. 그 후 작동 유체는 단열 스로틀 과정 3-4를 거치며, 정압 증발 과정 4-1을 통해 한 사이클을 완성한다. 이 사이클은 Rankine 사이클의 역 사이클과 유사하다. 그림에 나타낸 시스템은 두가지 목적 중의 한 가지로 사용된다. 첫 번째는 냉동 시스템인데, 이 경우 일정한 공간을 주변의 온도 T₃보다 낮은 온도 T₁로 유지하고자 한다. (실제 시스템에서는 증발기와 응축기 각각에서의 열전달을 위하여 온도차가 있어야 한다.) 따라서 이러한 시스템을 사용하는 목적은 Q L 에 있다. 냉동 시스템의 성능은 성능 계수로 나타내며, 다음과 같이 정의된다.COP _{L} = {Q _{L}} over {W _{C}} 두 번째 용도는 열펌프 시스템인데, 이 경우 일정한 공간을 주변(또는 열원) 온도보다 높은 온도를 유지하고자 한다. 시스템을 사용하는 목적은Q H 에 있으며, 열펌프의 성능 계수는 다음과 같다.COP _{H} = {Q _{H}} over {W _{C}}2) 냉방 사이클냉방 사이클에는 ‘증발→압축→응축→팽창’의 네 가지 행정이 있으며, 냉매는 액체에서 기체로, 기체에서 액체로 상태 변화를 반복하면서 순환하게 된다. 사이클의 순서를 살펴 보게 되면 먼저 증발 과정에서는 냉매는 액체에서 기체로 변화한다. 그리고 압축 과정에서는 냉매를상온으로 액화하기 쉬운 상태로 만든다. 그렇게 되면 응축과정 중 냉매는 기체에서 액체가 되고 팽창 과정에서는 냉매액을 증발하기 쉬운 상태로 만들게 된다. 냉매는 이와 같이 네 가지 작용을 순차적으로 반복하면서 냉동 장치의 시스템 내를 순환하여 열을 온도가 낮은 냉장고에서 온도가 높은 냉각수 또는 냉각 공기로 이동시키는 역할을 한다. 냉방 사이클의 경우 Heat exchanger2가 응축기 역할을 하여 열을 방출하게 되고 Heat exchanger1가 증발기가 되어 주변온도를 낮추어 준다.3) 난방사이클단열 압축, 등온 방열, 단열 팽창, 등온 흡열로 이루어지는 역 카르노 사이클. 저온 열원의 열을 흡수하여 고온 열원에 방열하는 사이클이다. 난방 사이클의 경우는 Heat exchanger1 이 응축기의 역할을 하게 된다. 응축하는 과정에서 발생한 열을 이용하여 주변온도를 올려주게 주로 실내에 설치되게 되고 주로 실외에 설치되는 Heat exchanger2 는 증발기가 되어 열을 흡수하게 된다.3. 실험 장치1) 압축기 : 증발이 쉽게 이루어지도록 증발된 저온, 저압의 냉매 증기를 흡입하는 펌프로 서 흡수된 저온, 저압의 증기를 쉽게 응축될 수 있도록 고온, 고압의 증기로 압축하는 역할을 하며, 압축의 힘으로 냉매를 냉동기에 순환시킨다.2) 응축기 : 압축기에서 고온, 고압이 된 냉매가스를 냉각시켜 액체 냉매로 만드는 역할을 한다. 응축기에서 주입된 냉매가스로부터 방출되는 열량은 증발기 내에서 흡입한 냉동 능력과 압축공정의 압축일에 상당하는 열량의 합이며, 응축기는 이 열을 물 또는 공기와 열전달하여 외부에 방열한다.3) 팽창밸브 : 냉매의 압력강하와 증발기 내 냉매량을 조절하는 역할을 하며, 응축기 내 고온, 고압의 액체를 좁은 통로를 통해서 팽창시켜 낮은 압력과 납은 온도를 갖는 냉매 액과 증기의 혼합매체를 증발기에 공급하는 것으로 압력을 조절한다.4) 증발기 : 팽창밸브를 통과한 저온, 저압의 습증기(액체+증기)를 피 냉각물 에서 흡수하 여 증기상태로 만들어주는 역할을 한다.5) 4way 밸브 : 열펌프 시스템에서 냉방 사이클을 난방 사이클로 바꾸어 주는 밸브이다 4way 밸브를 연결하고 연결하지 않는 것에 따라서 유체의 방향을 바꾸어 줄 수 있다4. 실험 방법1) 실험장치의 전원을 연결한다.2) 각 구성요소를 작동시킬 수 있도록 바나나 잭을 사용하여 각 부에 전력을 공급할 수 있는 회로를 구성한다.3) 열펌프의 냉, 난방 모드를 4way valve의 연결 여부로 바꿀 수 있다. 냉, 난방 모드는 컴퓨터 화면에 뜨는 온도를 확인하여 냉, 난방 모드를 유추할 수 있다.4) 화면상의 그래프로만 확인하면 scale이 큰 경우는 정상상태인지 확인이 식별이 어렵기 때문에 시간에 따른 온도 변화를 관찰 해 준다5) 정상상태에 도달하게 되었으면 그 상태로 10분 동안 유지한다.6) 압력을 확인하고 Date를 저장한 다음 4way valve를 이용해 모드를 바꾸어 한번 더 실 험 한다.5. 실험 결과 (사용 냉매 : R22)1) 냉방실험표 1 냉방시험에 대한 온도, 압력, 엔탈피에 대한 표번호위치온도(℃)압력(bar)엔탈피(kJ/kg)1압축기 out125.0112488.312응축기 in85.3312460.833응축기 out / 팽창밸브 in21.0415225.314팽창밸브 out / 증발기 in-5.184.2225.315증발기 out28.153.1428.386압축기 in41.513.1437.66냉방시험을 진행 한 후 결과 값 들이 정상상태가 되었을 때 부터 10분 동안의 평균온도를 이용하여서 압력의 경우 고온과 저압에서의 결과 값과 몇가지 추정 값들을 이용하여 정리하였으며 엔탈피의 경우는 R22에 대한 열역학적 table을 이용하여서 구하였다.온도, 압력, 엔탈피 값을 열전달 부록에 있는 EES 프로그램을 이용하여 T-s선도와 P-h선도로 나타 내었다. (P-h 선도의 경우 y축은 kPa로 나타내었다.)1 → 2 : 포화증기 상태인 냉매가 압축기로 들어가 높은 온도와 압력이 된후 과열 증기로 압축기를 빠져 나와 서 응축기로 들어간다.2 → 3 : 응축기를 통해서 압력이 증가하고 응축열을 방출한다. - 외부3 → 4 : 팽창밸브를 통해서 등 엔탈피 팽창한다.4 → 5 : 증발기를 통해서 증발잠열을 취하여 증발한다. (온도 낮춤) - 내부5 → 6 : 유체 유동에 의한 압력 강하와 주위와의 열전달로 인해 이상 사이클과 다르게압축기 입구에서 냉매는 보통 과열 증기이다.냉동시스템의 성능계수 :COP _{L} = {Q _{L}} over {W _{C}}Q _{L} =h _{6} -h _{4} = 437.66-225.31 =212.35 kJ/kgW _{c} ``=h _{1} -h _{6} = 488.31-437.66 = 50.65 kJ/kgCOP _{L} = {Q _{L}} over {W _{C}} = {212.35} over {50.65} = 4.19→냉동시스템의 성능계수는 4.19이다.2) 난방시험표 2 난방시험에 대한 온도, 압력, 엔탈피에 대한 표번호위치온도(℃)압력(bar)엔탈피(kJ/kg)1압축기 out125.2712.2488.522응축기 in86.0512.2461.343응축기 out / 팽창밸브 in21.7215226.564팽창밸브 out / 증발기 in-7.223.9226.565증발기 out28.523429.286압축기 in42.443438.41난방시험을 진행 한 후 결과 값 들이 정상상태가 되었을 때 부터 10분 동안의 평균온도를 이용하여서 압력의 경우 고온과 저압에서의 결과 값과 몇가지 추정 값들을 이용하여 정리하였으며 엔탈피의 경우는 R22에 대한 열역학적 table을 이용하여서 구하였다.온도, 압력, 엔탈피 값을 열전달 부록에 있는 EES 프로그램을 이용하여 T-s선도와 P-h선도로 나타 내었다. (P-h 선도의 경우 y축은 kPa로 나타내었다.)1 → 2 : 포화증기 상태인 냉매가 압축기로 들어가 높은 온도와 압력이 된후 과열 증기로 압축기를 빠져 나와 서 응축기로 들어간다.2 → 3 : 응축기를 통해서 압력이 증가하고 응축열을 방출한다. - 내부3 → 4 : 팽창밸브를 통해서 등 엔탈피 팽창한다.4 → 5 : 증발기를 통해서 압력이 감소하고 온도가 낮아진다. - 외부5 → 6 : 유체 유동에 의한 압력 강하와 주위와의 열전달로 인해 이상 사이클과 다르게압축기 입구에서 냉매는 보통 과열 증기이다.(냉방 시험과 난방 시험은 4 way valve 로 인해서 응축기와 증발기의 역할이 바뀌게 되므로 각 지점의 온도와 압력 엔탈피 값들이 달라져서 성능계수 또한 달라지게 될 것이다,)

공학/기술| 2015.12.14| 8페이지| 2,000원| 조회(300)

실험, 기계, 펌프, 난방, 열, 열유체, 냉동, 효율, 성능계수

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송풍기실험

송풍기 실험Centrifugal Blower Performance TestKey Words: Blower, Fan, Centrifugal fan, Compressor, Efficiency1. 실험목적송풍기는 압력에 따라 여러 가지로 나눌 수 있다. 일반적으로 압력이 100kPa 이하의 것을 송풍기, 그 이상의 것을 압축기로 분류한다. 송풍기는 다시 압력에 따라 구분이 된다. 10kPa 이하의 것을 팬(fan), 10~100kPa의 범위에 있는 것을 블로어(blower)로 구분한다. 본 실험은 팬(fan)중에서도 가장 광범위하게 사용되고 있는 원심송풍기(Centrifugal fan)에서의 유량에 따른 압력, 동력, 효율의 변화를 측정하였다. 그 뒤, 원심송풍기의 특성을 이해하는데 목적을 둔다.2. 실험이론1) 송풍기의 전압(全壓), Pt송풍기의 전압은 송풍기에 의해 주어진 전압의 증가량이며 송풍기 토출구와 흡입구에 있어서 전압의 차로 표시한다. 사용 상태에서 토출관만을 가지며 흡입구가 대기에 열려있는 경우의 송풍기의 전압은 토출구에서의 정압과 동압의 합이 된다.P _{t} =P _{s} +P _{d}##P _{d} = rho {V ^{2}} over {2}##rho ```:`공기의`밀도##V`= {Q} over {A} ``:`덕트`내의`속도2) 송풍기의 유량송풍기의 유량은 일반적으로 흡입구에서의 유량으로 정하고 m3/sec로 표기한다. 압력비(토출구의 절대 압력/흡입구의 절대 압력)가 1.03이하인 경우에서는 토출구에서의 유량으로 하여도 된다. 이 송풍기 실험에서 유량은 오리피스를 사용하므로 다음과 같이 구할 수 있다.Q _{ideal} =A _{0} sqrt {{2} over {rho } (P _{1} -P _{2} )} / sqrt {1-( {A _{0}} over {A _{1}} ) ^{2}}#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````Q _{actual} =C _{d} Q _{ideal} ```(C _{d} APPROX 0.9)##````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````P _{1} -P _{2} `:`Nozzle차압#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````A _{0} = {pi } over {4} d ^{2} ` -> ```d`:`Nozzle의`내경#````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````A _{1} = {pi } over {4} D ^{2} ` -> ```D`:`Duct의`내경3) 송풍기의 축동력, P(kW)송풍기의 축동력은 송풍기 측단의 압력으로 한다. 전동장치의 효율을 송풍기의 축동력으로 사용하는 것이 일반적이다.4) 송풍기의 공기동력, P(W)공기동력은 압력비가 1.03이하의 경우 아래의 식을 사용하여 계산한다.공기동력`:`Q` TIMES P _{s} ,`P _{t}5) 송풍기의 효율eta =` {공기동력(kW)} over {축동력(kW)} ` TIMES `1006)표준흡입상태송풍기는 특히 명기하지 않으면 온도 20℃, 절대압력 760㎜, 관계습도 75%의 습공기를 흡입하는 것으로 본다. 이 흡입상태를 표준흡입상태라 한다.(흡입상태에서 공기의 밀도는 1.225㎏/㎥ 이다.3.실험장치1) FanHigh Pressure BlowerPower Source : AC 220V 3Φ, 2PMotor : 0.75 kW AV Motor with Invert ControlRPM : 500~3400Flow Rate : Max. 15m3/minDelivery Pressure : Max. 150mmH2OImpeller Size : 390mmHigh-efficiency Bearing2) Air DuctDuct size : Dia. Φ210mm X 5t(내경 Φ210mm), Acrylic Pipe흡입관로 : Dia. Φ160mm X 5t(내경 Φ150mm), Acrylic PipePipe End : Bell Mouse Type with Inlet duct (Nozzle Type)Air Flow Control : Inverter Control MethodPressure Control : Throttle Valve Device, Screw TypeFlow Rate Device : Nozzle - Φ120mm (β=0.6), Cd = 0.93) Diff. Pressure Sensor노즐차압 : 0~100mmH2O, D/P Transmitter정압 : 0~350mmH2O, D/P Transmitter흡입압력 : ±200mmH2O, U-ManometerPower Supply : Ext DC 24V, 2 Wire Loop PowerDisplay : 4 Digit LCDOutput Signal : 4~20mADC (Limited at 30mADC)Accuracy : ±0.25% FSO(Include Linearity Hysteresis Repeatability)Operation Temp. : 0~70℃4) TachometerPhoto/ContactRange : Photo = 0~99,999 RPM, Contact = 0.5~19,999 RPMResolution : 0.1 RPM(

공학/기술| 2015.12.14| 8페이지| 2,000원| 조회(162)

실험, 기계, 송풍기, 압력, 열유체, 효율, fan, 특성곡선

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