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[열유체실험 A+ 과제] 1. Flow meter Demonstration + Flow over weir

※ A+ 받았던 레포트입니다. A+ 보장해드립니다.※ 학부시절 학점 인증샷 (4년 평균 4.24/4.5)1st Experiment Report< 1. Flow meter Demonstration >① 목적기본타입의 유량계인 Variable area meter, Orifice plate, Venturi meter의 작동원리를 확인하고 각각의 유량계의 특징을 파악한다. 시간과 부피를 통해 측정한 유량과 각 유량계에서 파악한 유량을 비교하여 이론 공식의 정확도와 에너지 손실 및 오차 유무에 관련하여 분석한다.② 이론(1) 베르누이 방정식H`=` {p _{1}} over {gamma } + {v _{1} ` ^{2}} over {2g} +z _{1} `=` {p _{2}} over {gamma } + {v _{2} ` ^{2}} over {2g} +z _{2} ( 관내의 마찰손실은 없다고 가정 )=> 하나의 시스템에서 갖고 있는 에너지는 압력에 의한 에너지 위치에너지 위치에너지의 합과같다. 하나의 예로 같은 유량, 같은 높이의 두 개의 지점을 비교할 때 압력이 증가하면 속도는감소하고 반대로 압력이 감소하면 속도가 증가한다.(2) 연속 방정식 : Q= Av (면적이 같을 때 속도 증가 -> 유량 증가)(3) 손실 수두 :h`=`h _{before} `-`h _{after}③ 실험 방법(1) 관내에 공기가 없이 물만 흐르는 상태에서 Variable area meter의 유량을 측정한다.(2) 8개의 압력계의 수두를 측정한다.(3) 측정한 수두들을 공식에 적용하여 Orifice plate, Venturi meter의 유량을 측정한다.(4) 기구 밖으로 나오는 물의 부피와 시간을 매스 실린더를 이용하여 측정한다.(5) 유량을 바꿔 같은 방식으로 여러번 측정한다.④ 결과 및 분석(1) 물의 부피(V), 물 받는 시간(t)을 측정하여 구한 유량(Qt)과 유량계들을 사용하여 구한 유량이이루는 기울기가 0.9929로써 1에 가까운 것을 알 수 있다.(2) 전체적으로 유량이 증가할수록 손실수두가 커졌다.- 유량이 작을 때 : Variable area meter의 손실 수두가 Orifice plate와 Venturi meter보다 확연히 크다.- 유량이 클때 : Orifice plate와 Venturi meter의 손실수두가 급격히 커지며 약 0.00029m³/s보다 커질 때부터는 Orifice plate의 손실 수두가 Variable area meter 보다 커진다.(3) 기준유량인 Qt에 대하여 세 개의 유량계는 대략 ±10% 내에 오차가 발생 하였다.단지 Qt = 0.000093m³/s 일 때 Orifice plate의 오차는 29% 로써 매우 크게 벗어났다.⑤ 토의(1) 손실 수두에 관하여- 유량계의 전과 후에서 손실이 생겼다. 전체적으로 이것은 관내 마찰로 인한 손실로 볼 수 있다.Orifice plate와 Variable area meter의 경우 돌연축소로 인한 손실이 추가적으로 일어나고,Venturi meter의 경우 점차 축소와 점차 확대에 의한 손실이 추가된 것으로 본다. 돌연축소가점차축소, 점차확대에 비해 손실이 크므로 Venturi meter가 손실이 가장 적다는 것을 예상해볼수 있었는데 예상과 같이 실험 그래프에서도 Venturi meter가 손실이 가장 적은 것을 알 수 있었다. 손실을 얼마나 했는 가로부터 정확도를 판단해볼 수 있는데 Variable area meter의 손실수두가 평균적으로 가장 높아서 세 개의 유량계 중에 가장 부정확하다는 것을 알 수 있었다.Orifice plate와 Venturi meter의 손실 수두가 유량이 증가함에 따라 비슷하게 증가하지만 유속이 클 때 Orifice plate의 손실 수두가 더 큰 기울기로 증가하는 것으로 보아 정확도가Venturi meter보다 떨어진다고 본다.- 유량이 증가할수록 손실이 커졌다.Q`=`VA로부터 같은 면적에서 유량이 커지면 속도가 커지는 것을 알 수 있는데,h _{f} `=`f {l} over {d} {v ^{2}} over {2g},h _{l} `=`k {v ^{2}} over {2g}에서 속도(v)가 커지면 마찰손실수두와 부차적손실이 커짐을 알 수 있다. 그러므로 세가지의 유량계 모두 유량이 증가함에따라 손실수두가 커진 것이다.⑥ 유량계의 특징(1) Variable area meter유량의 대소에 따라 관로 내의 단면수축면적을 증감하여 항상 단면수축 전후의 압력차를 일정하게 하여, 그 면적의 대소로 유량을 구하는 방식의 유량계이다.(2) Orifice meter관로(管路)에 삽입한 오리피스 전후의 압력 차로부터 유량을 구하는 방식의 유량계이다. 구조가 간단하여 다루기가 쉽고, 규정된 형상과 고정법만 지키면 교정이 필요없고, 신뢰도 높은 실험 데이터에 뒷받침되어 있는 등의 장점이 있어서 공업용 유량계로서 가장 많이 쓰이고 있는 유량계의 하나이다.(3) Venturi meter관로에 삽입하는 유량계의 하나. 벤투리관을 사용하여 벤투리관 상류쪽의 압력과 스로트부 압력의 차이로 유량을 구한다. 벤투리계 삽입에 의한 압력 손실이 작은 특색이 있다. 하지만 고정도가 낮고 값이 오리피스 유량계에 비해 비싸다.< 2. Flow over weir >① 목적개수로 유동에서 삼각위어, 사각위어의 특징을 확인하고 각각의 위어들의 유량계수를 실험을 통해 구한 평균유량계수를 비교 분석한다.② 이론(1) 위어란 : 개수로 유동은 유동의 윗면이 뚫려있어 대기와 접촉하는 흐름이다. 이러한 개수로흐름에서 위어를 사용한다면 액체의 높이를 측정함으로써 액체의 유량을 구할 수 있다.(2) 사각 위어 :Q`=`C _{d} ````` {2} over {3} b sqrt {2g} H ^{3/2}, (b`=`0.03)(3) 삼각 위어(90도) :Q`=`C _{d} ``````` {8} over {15} sqrt {2g} tan {theta } over {2} H ^{5/2} , (theta `=`90도)③ 실험 방법(1) 물이 나오는 출구에 위어실험 전용 마개를 끼운다. 사각형 위어를 실험장치에 장착시킨다.(2) 포인트게이지를 위어 노치 부분에 0으로 설정해 놓는다.(3) 펌프를 작동시켜 물이 흐르게 하여 위어 노치로부터 물의 높이를 측정한다.(4) 비커를 이용하여 흐르는 물의 부피와 시간을 측정한다.(5) 유량을 바꿔가며 실험한다. 실험이 다 이루어 지면 삼각위어로 바꾸어 같은 실험을 반복한다.④ 결과 및 분석< Rectangular weir > < Vee weir >그래프에서 추출해낸 추세선은 일정한 기울기를 갖는 일차함수이다. 이때의 기울기는 Cd(유량계수)를 의미한다.Rectangular weirVee weirCd(Experiment value)0.7390.9458⑤ 토의- 이론적인 유량계수Rectangular weirVee weirCd(Theory value)0.6110.58- 직접 이론값과 비교한 실험값의 오차Rectangular weirVee weirError of dischange coefficient20.9 %63.1%- Reynolds number :Re`=` {rho vl} over {mu } `=` {vl} over { nu } - Froude number :Fr`=` {v} over {sqrt {gl}} - Weber number :We`=` {v} over {sqrt {sigma / rho l}} 실험 값의 오차가 각각 20.9%, 63.1%로 매우 크게 나왔다. 이러한 이론값을 적용하긴 옳지않다고 생각한다. 위에 적용된 사각위어와 삼각위어의 공식은 실제 수로와 같이 큰 수로에서 적용하는 공식인데, 이렇게 작은 실험 도구에 적용하기에는 무리가 있다고 본다. 여기서 상사 법칙을 생각해볼 수 있다. 비압축성 유동 중 자유표면이 있는 경우에 Reynolds number, Froude number, Weber number 같은 역학적 상사의 조건을 생각해 볼 수 있다. 세종류의 무차원 수 중에 Weber는 표면 장력, Reynolds는 점성계수 또는 동점성 계수가 필요하므로 우리의 실험과 거리가 멀다. 그러므로 우리는 Froude number를 고려 할 수 있다.

공학/기술| 2019.11.12| 7페이지| 5,000원| 조회(313)

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[열유체실험 A+ 과제] 2. Bernoulli’s theorem demonstration + Impact of a jet

※ A+ 받았던 레포트입니다. A+ 보장해드립니다.※ 학부시절 학점 인증샷 (4년 평균 4.24/4.5)2nd Experiment Report< 1. Bernoulli’s theorem demonstration >목적점차축소 점차확대 되는 관에서 정상상태의 물의 흐름이 있을 때 베르누이 방정식의 타당성을 조사한다.이론① 베르누이 방정식H`=` {p _{1}} over {gamma } + {v _{1} ` ^{2}} over {2g} +z _{1} `=` {p _{2}} over {gamma } + {v _{2} ` ^{2}} over {2g} +z _{2} ( 관내의 마찰손실은 없다고 가정 )=> 하나의 시스템에서 갖고 있는 에너지는 압력에 의한 에너지 위치에너지 위치에너지의 합과같다. 하나의 예로 같은 유량, 같은 높이의 두 개의 지점을 비교할 때 압력이 증가하면 속도는 감소하고 반대로 압력이 감소하면 속도가 증가한다.② 연속 방정식 : Q= Av (면적이 같을 때 속도 증가 -> 유량 증가)실험 방법① 벤츄리관을 정방향으로 연결 한뒤 1~6번 위치의 정압을 수두로 읽는다.② 1~6번 위치에 Hypodermic probe를 갖다 대고 8번의 수두를 읽는다.③ 8번수두의 값과 직접 정압과 동압의 합을 구한 것을 비교해본다.결과 및 분석① 벤추리관을 들어갈 때(정방향)는 손실이 거의 없지만 나올 때(역방향)는 손실 폭이 컷다.역방향에서 보면 알 수 있듯이 출구를 다 빠져 나온 뒤 유체의 손실이 회복 되었다.② 정방향, 역방향 모두 ‘수두 측정치’가 ‘정압+동압’으로 계산한 것 보다 높게 나왔다.③ 유량이 증가할수록 손실이 커졌다.Q`=`VA로부터 같은 면적에서 유량이 커지면 속도가 커지는 것을 알 수 있는데,h _{f} `=`f {l} over {d} {v ^{2}} over {2g} ,h _{l} `=`k {v ^{2}} over {2g}에서 속도(v)가 커지면 마찰손실수두와 부차적손실이 커짐을 알 수 있다.④ 유량이 커지면 ‘수두측정치’와 ‘정압+동압 계산치’의 간격이 더욱 커졌다.토의① 손실 수두에 관하여(1) 유동의 시작점이 끝점보다 높다.관내 유동은 관 마찰 손실, 부차적 손실에 의해 지정한 구간에서 손실이 발생한다. 그래서 점차적으로 수두 높이가 낮아 진다.(2) 점차 확대가 점차 축소 보다 손실이 큰 이유정방향 그래프에서 (h2~h5)는 점차 축소이고, 역방향그래프에서(h5~h2)는 점차확대를 의미한다. 점차 축소관은 흐름의 속도는 일정하게 흐르고 단면 변화로 인한 내부 마찰이 거의 없다. 하지만 점차 확대관은 흐름의 충돌이나 와류가 발생하므로 내부 마찰이 증대하여 손실이 크다.θ가 최소의 ξ(원형확대관 계수)의 값을 가질때의 각도 보다 크면이와 같이{Partial v} over {Partial y} =0인 곳(위 그림에서 점선)에서 박리현상이 일어난다. Separation point부터 점선을 따라가보면 점선을 경계로 유속의 방향이 반대이다. 여기서 바로 내부마찰이 발생한다. 여기서 말하는 내부 마찰은 유체의 특성인 점성에 의해 생기는 마찰을 말한다.theta =60 SIM 70 DEG 에서 충돌손실과 관마찰의 합이 최대가 된다. ( 참고 : 점성이란, 내부마찰을 일으키는 성질 )** 참고문헌 : 유체역학/엄기찬,이용화/ 복두출판사 p.237~239 (내부마찰)www.mech.pk.edu.pl/~m52/pdf/fm/R_07.pdf (박리현상)(3) 압력의 회복 (점차확대 관)- 손실이 있을 때 :{p _{1}} over {rho g} + {v _{1} ^{2}} over {2g} = {p _{2}} over {rho g} + {v _{2} ^{2}} over {2g} +h _{s} ``` LRARROW ```` {p _{2} -p _{1}} over {rho g} = {v _{1} ^{2} -v _{2} ^{2}} over {2g} -h _{s} 손실이 없을 때 :{p _{2th} -p _{1}} over {rho g} = {v _{1} ^{2} -v _{2} ^{2}} over {2g} ∴ 압력 회복 비율 :eta `=` {p _{2} -p _{1}} over {p _{2th} -p _{1}} =1- {h _{s}} over {(v _{1} ^{2} -v _{2} ^{2} )/2g} ``````````` LEFT ( `돌연확대관`:h _{s} = zeta {(v _{1} -v _{2} ) ^{2}} over {2g} RIGHT )#``````=1- zeta {v _{1} -v _{2}} over {v _{1} +v _{2}} =1- zeta {1-A _{1} /A _{2}} over {1+A _{1} /A _{2}} ````(Gribson`공식`:` zeta image 0.011 theta ^{1.22} )< θ = 21˚ 점차확대 관의 압력 회복 비율 >낮은 유량높은 유량문헌 값(단면적에 의한 계산)67.38 (%)67.38 (%)실험 값(수두에 의한 계산)79.11 (%)76.24 (%)∴ 문헌 값과 실험 값이 거의 비슷하다는 것으로부터 실험이 잘 되었다는 것을 알 수 있다.- 관경이 점차 확대됨으로 인해 연속방정식(Q=AV`)에 따라 압력이 상승한다. 하지만 박리현상으로 인해 속도 수두는 급격히 감소한다. 압력 상승한 것에 비해 속도수두의 손실은 3배 정도 크다. 그래서 Total head가 처음보다 감소한다. **참고문헌 : 유체역학/엄기찬,이용화/ 복두출판사 p.238 (에너지구배선 그림)www.mech.pk.edu.pl/~m52/pdf/fm/R_07.pdf (압력회복률)② 오차에 관하여- ‘수두측정치’가 ‘정압+동압’으로 계산한 것과 일치 하지 않은 이유손실은 속도수두에서 크게 생겼다. 연속방적식에 의해 얻은 속도는 와류를 고려하지 않고 관 내 평균을 말한다. 그러므로 ‘정압+동압’으로 구한 Total head는 각 구간에 유량을 이용해 속도를 구하므로 평균 낸 속도가 반영 되어 상대적으로 낮다. 측정을 위한 Prove막대는 관 중심에 위치하는데 관 중심은 속도가 가장 빠른 지점이다. 그래서 상대적으로 동압이 높아 Total head가 높게 측정된다. 하지만 손실이 모두 일어난 이후에는 다시 균일한 직선관이므로 속도에 대해 차별을 둘 필요가 없다. 그러므로 점차확대관을 벗어난 이후인 h1에서는 ‘Probe 막대측정’을 통한 Total head와 ‘정압+동압 계산값’에 의한 Total head는 같다.※참고 자료(CFD) (“Virtual Album of Fluid Motion”회사 - http://www.featflow.de/album/catalog/venturi_high_2d/data.html) < 2. Impact of a jet >목적흐르는 물의 운동량의 변화에 따라 생기는 힘의 반응을 조사한다.이론- 운동량 충격량 보존 법칙SMALLSUM F BULLET dt`=`d(mV),```````` SMALLSUM F _{y} `=` {d(mV)} over {dt} `=` rho QV LEFT ( cos` theta +1 RIGHT ) = rho AV ^{2} (cos` theta `+1) 실험 방법① Target plate를 30도부터 설치한다. 노즐에서 물이 나오도록 조작한다.② 적당한 추를 올리고,Level gauge로 영점을 잡는다.③ 추를 추가 하고 유속을 높인다.④ 약 4회정도 추를 추가하여 실험하고, Target plate의 각도를 다른 것으로 교체하여 같은 방법으로 실험을 한다.결과 및 분석30도90도120도180도Fy일 때 기울기0.00670.05030.07540.1005W일 때 기울기0.00810.05520.08140.0966오차율-21 (%)-10 (%)-8 (%)4 (%)① 그래프들을 종합해 봤을 때 최대기울기는 ‘180° Target plate’일때 0.1005이다.② 각도가 높아질수록 (180°에 가까워질수록) 기울기가 0.1005에 가까워진다.③ 위의 표로부터 30° Target plate를 제외한 나머지 Target plate들의 기울기는 충격력(F _{y})과그것에 대한 반력(W)이 같은V ^{2} 지점에서 거의 일치하나 반력(W)이 충격력(F _{y})보다 크다.토의① 충격량과 운동량의 관계SMALLSUM F BULLET dt`=`d(mV)은 충격량과 운동량의 관계이다. 반사판 각도를 고려 할 시 y축 방향 힘은SMALLSUM F _{y} `=` {d(mV)} over {dt} `=` rho QV LEFT ( cos` theta +1 RIGHT ) = rho AV ^{2} (cos` theta `+1)로 나타낼 수 있으며{SMALLSUM F _{y}} over {V ^{2}} =C 이것과같이 하나의 상수가 나온다. 이것은 그래프에서F _{y}는 y축 방향 충격력으로써 충격량에 관련 된변수고,V ^{2}은 운동량에 관련된 변수이다.② Target plate 각도가 작을수록 y축 방향 충격량이 작은 이유구성된 시스템이 물의 질량손실은 일어나지 않고, 속도는 접촉면에서 마찰에 의한 손실 등이 거의 일어나지 않는다고 가정을 했을 때 운동량은 손실되는 것이 없다고 볼 수 있다. ‘180° Target plate’의 운동량은 그대로 충격량으로 모두 전달되는데 이때 위에 그래프에서 ‘30°, 90°, 120°의 Target plate’의 경우를 보면

공학/기술| 2019.11.12| 7페이지| 5,000원| 조회(261)

유체역학, 운동량, 벤추리관, 유체역학실험, 열유체실험, 손실수두, 충격량, 베르누이..

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[열역학 A+ 과제] 오토사이클 엔진설계(파이썬 코딩 활용)

[열역학] Term ProjectPython 코딩을 활용한오토사이클 Engine 설계Date : . . .학과 : 00000학번 : 00000이름 : 00000목 차1. Project 주제 소개2. Engine Type 선정3. Engine Spec 가정4. 실린더 직경(bore) 및 행정(stroke) 결정5. 유입열량 및 소비열량 계산6. 효율 및 압축비 계산7. 사이클 과정별 온도 및 압력 도출8. Python 코딩을 활용한 엔진 설계9. 토 의1. Project 주제 소개○ 목 표. 자동차 엔진 설계 과정을 보고서로 작성. 가정 및 계산 과정을 자세히 기술. 가정의 근거와 기준을 가능한 제시○ 진행 순서순 서내 용1Engine 출력 가정2최대 출력이 발생하는 회전수, 출력, 실린더 수 가정3실린더의 직경, 행정 결정 (∴ 실린더 부피 결정)4공연비에 의한 연료 사용량 결정 (∴ 공급 열량 계산)※가솔린 엔진의 공연비는 14.8 : 1, 연료량은 그 이하여야 함.5공급 열량, 출력 (∴ 효율 계산, 압축비 결정)6초기 조건 가정 → 압축, 폭발, 배기시의 압력 온도 계산※ 등엔트로피 압축, 팽창 으로 계산7추가적으로 압축, 팽창시 등엔트로피 효율을 가정하여 계산8결과에 대한 토론※ 온도, 압력에 관한 적절성 평가2. Engine Type 선정시대가 변하면서 Engine의 대한 성능도 올라가고 있으며 Trend도 변화해 나아가고 있다. 가솔린 엔진부터 디젤엔진까지 많은 Trend는 거쳐 지나왔다.향후 미래의 Trend는 “연비” 라는 Keyword이다. 18세기 후반 산업 혁명부터 기계 문명은 전 세계적으로 급격하게 성장했다. 그에 따라 환경문제가 중요 이슈가 되어왔고 환경오염에 대한 규제들을 강화해 나아가기 시작했다. 이 규제의 영향은 자동차 설계에도 큰 영향을 끼치게 되었다. 규제를 충족시키기 위해서 각 자동차 제조사에서는 연비 및 배기가스를 줄이기 위한 개발에 매진하기 시작하였다. 그 결과 연비 개선 및 배기가스 절감을 위한 다양한 신기술들이 쏟아져 대상 Engine으로 선정해보았다.GDI란, 가솔린 직분사 엔진을 말한다. 연료탱크에서 압축된 연료를 엔진에서 한번 더 압축시켜 분사공급 시키는 방식이다. 연료를 최대한 연소 시킬 수 있어서 연비향상에 큰 도움을 준다. 단점으로는 직접분사로 인해 소음이 커지고 진동이 발생할 수 있다는 점이다.3. Engine Spec 가정: 1.6 GDI Engine Spec을 기반으로 설계엔진의 Spec(최대 회전수, 출력, 실린더 수)를 가정하였다.○ 현대자동차 1.6 GDI Engine Spec. 최대 출력 : 140/ 6300 (Ps/rpm). 최대 토크 : 17 / 4850 (kg´m/rpm). 연료 발열량 : 8300 (kcal/ℓ) = 34727.2(kJ/ℓ) = 46302.9(kJ/kg)○ 설계엔진 Spec 가정. 최대 회전수 : 6300 (rpm). 최대 출력 : 140(PS) = 102.97(kW). 실린더수 : 4 기통○ 초기조건 가정.``온도(T)`=`20`( CENTIGRADE )`=`293`(K).``압력(P)`=`1`(atm)`=`101.325`(kPa)4. 실린더 직경(bore) 및 행정(stroke) 결정○ 초당 상하 운동 횟수(N):N`=`6300(N/min)` -> ` {N} over {60} `=`105(N/s)○ 실린더 행정(S):``````````V _{P`} =2S TIMES {N} over {60}#LRARROW ``S`=` {V _{P`}} over {2(N/60)} `=` {20(m/s)} over {2(105)(s ^{-1} )} `=`0.095238(m)※ 피스톤 속도(Vp)의 가정: 일반적인 차량의 피스톤 속도는 20(m/s) 이므로 Vp = 20으로 가정 함.○ 실린더 체적(V):V`=`1600(cc)`÷`4(기통)`=`400`(cc)`=`0.4 TIMES 10 ^{-3} (m ^{3} )※ 실린더 체적(V)의 가정: 준중형 차량은 배기량이 거의 1600cc 정도이며 기통 당 400cc로 최근의 기술들이 흡배기의 개선으로 = 95.238 (mm)◆ 실린더 직경(D) : D = 73.127 (mm)5. 유입열량 및 소비열량 계산○ 공기 밀도:{P} over {rho _{air}} `=`RT#rho _{air} `=` {P} over {RT} `=` {101.325} over {0.287 TIMES 293} `=`1.2049(kg/m ^{3} )○ 공기 질량:m _{air} `=` rho _{air} `V _{air} `=`1.2049` TIMES `(0.4 TIMES 10 ^{-3} )`=4.8196 TIMES 10 ^{-4} (kg)○ 연료 질량:공연비`=`15#m _{oil} `=` {m _{air}} over {공연비} `=` {4.8196` TIMES `10 ^{-4}} over {15} `=`3.2131` TIMES `10 ^{-5} (kg)○ 연료 발열량 ( = 유입 열량 ):가솔린```발열량(q _{oil} )`=`46302.9`(kJ/kg)#유입```가솔린```발열량(Q _{oil} )`=`q _{oil} ` TIMES `m _{oil} `=`46302.9` TIMES `(3.2131 TIMES 10 ^{-5} )`=`1.4877(kJ)#공기``질량```당```발열량(q _{air} )`=` {Q _{oil}} over {m _{air}} `=` {1.4877} over {4.8196 TIMES 10 ^{-4}} `=`3086.77(kJ/kg)○ 소비 열량:Q _{cycle} =Q _{oil} ` TIMES `4행정`=`1.4877` TIMES `4`=5.9508`(kJ)`:`1사이클당`연료`발열량#v _{cycle} `=` {6300(RPM)} over {2(cycle/N)} TIMES {1(min)} over {60(sec)} `=`52.5`(cycle/s)q#{dot{Q _{total}}} `=`Q _{cycle} TIMES v _{cycle} `=`312.417(kJ/s)`=`312.417(kW) ◆ 유입 발열량(q _{i`n} )=`3086.77`(kJ/k1.395` TIMES ` {15} over {16} `+`1` TIMES ` {1} over {16} `=1.37○ 압축비:r`=` LEFT ( {1} over {1- eta _{e}} RIGHT ) ^{{1} over {k-1}} =` LEFT ( {1} over {1-0.3296} RIGHT ) ^{{1} over {1.375-1}} `=`2.9439◆ 효 율 :eta _{e} `=`32.96 %◆ 혼합 비열비 :k`=`1.37◆ 압 축 비 :r`=`2.94397. 사이클 과정별 온도 및 압력 도출○ 과정 ( 1 ⇒ 2 ) : 등엔트로피 압축:```P _{1} `=`101.325`(kPa)#``T _{1} ``=`293`(K)#``T _{2} `=`T _{1} LEFT ( {V _{1}} over {V _{2}} RIGHT ) ^{k-1} =T _{1} r ^{k-1} =`293` TIMES `2.9438 ^{(1.37-1)} `=`436.8815`(K)#P _{2} `=`P _{1} LEFT ( {T _{2}} over {T _{1}} RIGHT ) ^{{k} over {k-1}} `=`101.325` TIMES ` LEFT ( {436.8815} over {293} RIGHT ) ^{{1.37} over {1.37-1}} `=`444.755`(kPa)○ 과정 ( 2 ⇒ 3 ) : 등적 가열 (열공급):T _{3} `=`T _{2} + {q _{i`n}} over {C _{v}} `=`436.8815+ {3086.77} over {0.718} `=`4736(K)#{P _{3}} over {T _{3}} `=` {P _{2}} over {T _{2}} ```LRARROW ````P _{3} `=`T _{3} {P _{2}} over {T _{2}} `=`4736 TIMES {444.755} over {436.8815} `=`4821.35(kPa)○ 과정 ( 3 ⇒ 4 ) : 등엔트로피 팽창:T _{4} `=`T _{3} LEFT ( {V _{3}} oveGHT ) ^{{1.37} over {1.37-1}} `=`1098.41`(kPa)○ 과정 ( 4 ⇒ 1 ) : 등적 방열:q _{out} `=`C _{v} (T _{4} -T _{1} )`=`0.718` TIMES `(3176.257-293)`=2070.179(kJ/kg)○ 효율 구하기:eta _{e} `=` {W _{n}} over {q _{i`n}} `=` {q _{i`n} -q _{out}} over {q _{i`n}} `=` {3086.77-2070.179} over {3086.77} =0.3293`=32.93%◆ 과정 별 온도 압력의 결과과정 1과정 2과정 3과정 4온도(K)*************5압력(kPa)101444482110988. Python 코딩을 활용한 Engine 설계○ 결 과. 초기온도 : 상온(20℃)에서의 결과. 초기온도: 150℃에서의 결과이것으로 부터 재열을 이용하면 효율과 압축비를 상승시킬 수 있음을 알 수 있다.○ 코딩 내용9. 토의엔진 설계에 있어서의 문제점과 개선점에 대해서 다음의 3가지로 토의 해 보았다.① GDI 와 MPI방식 엔진의 차이점우리가 샘플로 선정한 GDI엔진은 연료를 실린더에 직접 분사하는 방식으로 공연비와 압축비가 기존의 MPI방식보다 훨씬 높다. 그러나 과제로 주어진 공연비는 15:1이므로 이 값을 적용하면서 압축비만 높이거나 GDI방식의 메커니즘을 적용해서 계산하는 것은 무리가 있다고 판단되어 과제에 주어진 공연비에 맞춰 실린더 체적과 배기량 정도만 참고해서 적용하였고 출력과 효율은 수업시간에 배운대로 AUTO 싸이클 방식(MPI 방식이라 가정)의 계산으로 결과를 도출한 후 MPI방식과 비교하여 GDI엔진의 메커니즘이 어떻게 공연비와 압축비, 효율은 높고 배기가스 배출량이 더 적을 수 있는지에 대해 분석해 보기로 하였다.MPI방식은 압축 행정시 공기와 연료가 섞인 혼합기가 압축된다. 그래서 효율을 위해 압축비를 일정 이상 높일 경우 노킹발생의 위험이 있으며, 공연비를 높일 경우엔 엔진의 출력저하가

공학/기술| 2019.11.12| 13페이지| 10,000원| 조회(736)

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