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냉동기 성능실험 보고서 ppt 입니다. 평가B괜찮아요

냉동기 실험열공학 실험담당교수 : 김문헌 교수님 조 원 : 20042028 이요한 20052056 지영선 20052039 장상은다반 3조목차*실험 목적 실험 장치 이론 해석 실험 결과 정리 및 분석 실험 결과 고찰 및 결론실험 목적*증기압축 냉동장치의 이해 챔버의 개폐정도에 다른 차이점 분석 이론 P-h선도와 실험에서 구한 선도와의 차이 이상과 실제의 COP계수 비교 과냉과 과열이 사이클에 미치는 영향 분석 실제압축과정과 가열단열압축과정의 차이 검토 냉동기의 성능 향상 방법 검토실험 장치*Model : KTE-1000BA압축기(Compressor) 및 모터(Motor)응축기(Condensor)증발기(Evaporator)팽창밸브(Expansion Valve)릴레이(Relay)온도조절 장치이론 해석*압축기(Compressor) 저온저압 - 고온 고압 응축기(Condenser) 고온 고압 - 냉각(포화 증기- 액체) 팽창밸브(Expansion valve) 액체 냉매 - 교축과정 (엔탈피 변화는 없으나 비가역으로 엔트로피 증가) 증발기(Evaporator) - 냉매: 저온 저압 - 흡열에 의한 증발 (냉동효과)이론 해석*1-2 과정: 단열 압축 (압축기) -등엔트로피 과정 2-3 과정: 정압 방열 (응축기) 3-4 과정: 팽창과정 (팽창 밸브) -엔탈피가 일정한 교축과정 4-1 과정: 정압 흡열 (증발기) -냉동효과 발생이상 냉동 사이클1234실험 결과 정리 및 분석*◈ 실험 조건 고정 값 냉매량 : 일정 증발기 팬 속도 : Middle 기준 온도 : -5 ℃ 편차 : ± 5 ℃변화 값 증발기 챔퍼 개폐 정도 실험1. 완전 개방(Full open) 실험2. 반개방(50% open) 실험3. 밀폐(close)실험 결과 정리 및 분석위 치온 도( ℃ )압 력(bar)압 축 기 입 구-7.062.10압 축 기 출 구60.211.16응 축 기 입 구60.17응 축 기 출 구30.5911.12팽창밸브 입 구29.99팽창밸브 출 구-9.192.20증 발 기 출 구-6.3*실험1. 완전개방 (Full open)실험 결과 정리 및 분석*실험1. 완전개방 (Full open)P-h선도실험 결과 정리 및 분석*실험1. 완전개방 (Full open)실험 결과 정리 및 분석*실험1. 완전개방 (Full open)실험 결과 정리 및 분석위 치온 도( ℃ )압력(bar)압 축 기 입 구-6.722.10압 축 기 출 구61.7711.15응 축 기 입 구61.76응 축 기 출 구31.6411.14팽창밸브 입 구31.4팽창밸브 출 구-8.462.20증 발 기 출 구-5.71*실험2. 반개방 (50% open)실험 결과 정리 및 분석*실험2. 반개방 (50% open)Ph선도실험 결과 정리 및 분석*실험2. 반개방 (50% open)실험 결과 정리 및 분석위 치온 도( ℃ )압력(bar)압 축 기 입 구-7.312.10압 축 기 출 구61.1411.18응 축 기 입 구60.74응 축 기 출 구3111.20팽창밸브 입 구31.02팽창밸브 출 구-8.642.20증 발 기 출 구-6.96*실험3. 밀폐 (close)실험 결과 정리 및 분석*실험3. 밀폐 (close)Ph선도실험 결과 정리 및 분석*실험3. 밀폐 (close)실험 결과 정리 및 분석*◈ 성능 지표 정리 및 비교실험 결과 정리 및 분석*역 Carnot Cycle과의 비교역 Carnot Cycle: 가역단열압축 = 실제 압축과정보다 압축일량이 적게 듬실험 결과 정리 및 분석*COP 차이 원인1. 역카르노 사이클( 2개의 등온, 2개의 등엔트로피) 포화 구간 안에서 작동 2. 흡열 및 방열 과정에서 등온 조건 유지의 어려움 3. 비가역성실험 결과 고찰 및 결론*유체 유동에 의한 압력 강하(관마찰) 주위와의 열전달 비가역성실제 사이클압축기와 팽창밸브를 제외하고 냉매의 압력 변화 없음 응축기, 중간 냉각기 및 증발기 이외에는 열교환 없음 압축과정과 팽창과정은 등엔트로피 과정이론 사이클이론 Ph선도 와 실험에서 구한 선도의 차이실험 결과 고찰 및 결론*증발기를 통과한 냉매가 압축기로 가는 과정에서 온도 상승 증발기를 통과한 냉매에서 액체 냉매가 없도록 하기 위함 (압축기의 고장 방지) 과열이 너무 높으면 유체의 비체적을 증가시켜 압축일을 증가시키므로 성능계수 감소증발기에서 과열응축기에서 냉매의 포화 응축온도보다 더 낮아지는 것 응축기와 팽창밸브 사이 배관의 저항에 의해 액체 냉매 일부가 증발하여 기체 상태로 되는 현상(flash gas) 방지 증발기 입구에서 더 낮은 엔탈피를 갖게 되고, 증발기에서 더 많은 열을 흡수 하므로 냉동에는 이익응축기에서 과냉응축기에서 과냉, 증발기에서 과열이 성능계수에 미치는 영향실험 결과 고찰 및 결론*작동유체의 마찰 발생 압축과정동안 주위와의 열전달 비가역적 요소= 엔트로피 증가 열역학 제 2 법칙실제 압축과정가역 단열 압축과정 = 등엔트로피 과정 단열에 의해 열량의 변화량이 없음 = 등엔트로피 과정가역단열 압축과정실제 압축과정과 가역단열압축과정과의 차이압축일을 증가시키므로 냉동기의 성능 저하 이상적인 성능계수 도달하지 못함실험 결과 고찰 및 결론*냉동기의 성능계수 증발온도가 높을수록, 응축온도가 낮을수록 높아짐 냉동시스템의 온도 환경으로부터 제한을 받음 냉동효과를 크게 하면서 압축일량을 작게함 과열과 과냉을 적절하게 조절하여 성능계수 개선 과도한 과냉, 과열은 응축기에서 에너지 과소비를 초래할 수도 있고 냉동효과도 떨어질 수 있으므로 주의 필요 특정 응용분야에서의 냉동장치 성능 개조 사이클 캐스케이드 냉동사이클 - 연속적으로 작동하는 두 개 이상의 냉동사이클 조합 다단 압축식 냉동 창지냉동기의 성능을 향상시키는 방법Question Answer*감사합니다 {nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2011.05.02| 25페이지| 2,500원| 조회(882)

냉동기, 성능실험, 카르노사이클, 성능계수

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냉동기 성능실험 레포트입니다.

목 차1. 서 론11.1 증기 압축식 냉동 사이클의 구성과 작동원리12. 실 험22.1 실험목적22.2 실험장치22.2.1 실험 장치의 특징22.2.2 실험 장치 개략도32.2.3 기계 장치(Mechanic Section)32.2.4 자동제어 장치(Automatic Control Section)62.2.5 냉매82.2.6 센서 장착 위치92.2.7 사용 프로그램92.3 실험 방법103. 이론해석133.1 냉동의 원리133.2 카르노 냉동 사이클133.3 냉매193.4 용어204. 결과 및 검토234.1 실험조건234.2 실험결과 및 해석234.2.1 개폐율: full open234.2.2 개폐율: 50% open244.2.3 개폐율: close265. 결 론285.1 성능지표정리285.2 이론 P-h 선도와 실험에서 구한 선도와의 차이295.3 역카르노 사이클과의 비교 분석295.4 응축기에서 과냉, 증발기에서의 과열이 성능계수에 미치는 영향305.5 실제압축과정과 가역단열압축과정과의 차이305.6 냉동기의 성능을 향상시키는 방법305.7 고찰316. 참고문헌311. 서론냉동이란 물체 또는 일정 공간에서 열을 빼앗아 그 온도를 상온보다 낮은 온도로 유지하는 기술을 말한다. 인간의 쾌적한 삶을 위한 요소를 넘어 여러 산업에서 중요한 요소를 차지하고 있는 냉난방기는 우리 주위에서 널리 사용되고 있다. 현재 인류는 보다 효율적이고 경제적이며 안정성이 있는 냉난방 효과를 위해 수년간 끊임없는 연구와 노력을 해왔다. 특히 현대에 와서는 첨단제품을 만드는 데에 필수적인 장치로 사용되게 되었으며, 그 응용범위도 점점 넓어지고 있다.본 실험에서는 냉동장치의 구성과 작동원리를 이해하여 온도제어와 펌프다운제어에서 각각의 냉동시스템에서의 각부의 온도와 압력의 상관관계를 이해하고 각부(압축기, 응축기, 증발기 등)의 역할과 성능을 이해하고자 한다. 또한 냉동 효율을 위한 냉동장치 제어의 필요성을 인식하고자한다.1.1 증기 압축식 냉동 사이클의 구성과 작동원리실제 증기 압축식 사이클or & motor압축기 및 모터(Motor Compressor)는 표준 냉동 실험기계장치의 증발기에서 피 냉각 물체로부터 열을 흡수하여 증발한 저온, 저압의 기체냉매를 흡입 압축하여 압력을 상승시켜 분자간의 거리를 가깝게 하고, 온도를 상승시켜 상온의 응축기에서 쉽게 액화할 수 있도록 한다. 다시 말하면 저열원(증발기)에서 냉매가 증발하면서 얻은 열을 고온, 고압으로 하여 고열원(응축기)으로 보내는 역할을 한다. 또한 압축의 힘으로 냉매를 냉동기 내에 순환시키는 역할도 한다.② 충전니플(Nipple)Fig 2.5 Nipple충전니플은 기계 압축기 토출측과 흡입측 고, 저압 배관에 부착하여 표준 냉동 실험기계 냉동장치의 기밀시험, 진공시험, 냉매충전, 냉매 이송 시에 매니폴드게이지 사용을 위해서 반드시 필요하다.③ 응축기(Condenser)Fig 2.6 Condenser응축기는 압축기에서 토출된 고온, 고압 냉매가스 열을 상온의 공기 중에 방출하여 응축시키는 작용을 한다. 압축기에서 토출된 고온고압의 기체냉매를 주위의 공기나 냉각수에 열 교환시켜 기체냉매의 열을 방출하여 응축 액화하는 장치이다. 뜨거운 바람이 나오는 곳으로 응축기는 실외기 속에 있는 기기로서 압축기에서 나온 냉매가스가 냉매액체로 변하게 한다.액체상태로 만들어주는 이유는 상태변화 시 잠열을 이용하기 위함이다. 증발기에서 열을 많이 뺏기 위해서는 액체상태에서 기체상태로 변화할 때 즉, 잠열을 이용할 때 최고의 성능이 생긴다.④ 수액기(Liquid Receiver)Fig 2.7 Liquid Receiver수액기는 응축기에서 액화한 냉매를 팽창밸브로 보내기 전에 일시 저장하는 용기이다. 수액기의 액 저장량은 냉동장치의 운전 상태 변화에 따라 증발기 내의 냉매량이 변화하여도 항상 액이 수액기 내에 잔류하여 장치의 운전을 원활하게 할 수 있는 용량이 필요하다. 또한 냉동장치를 수리하거나 장기간 정지시 장치 내의 냉매를 회수(펌프다운)하는 역할을 한다.⑤ 필터 드라이어(Filter drier)Fig 2.8압하강, 저압상승)가 진행 중 저압차단 스위치 Cut out(단입점)점에 도달하면 저압차단 스위치 접점이 닫혀서 압축기, 응축기가 재 기동되어 정상운전이 된다. 검출한 압력이 컷인 압력(단절점 : Cut in)으로 하강했을 때 Off한다.2.2.5 냉매? R-22(CHCIF2)열역학적 성질이 암모니아와 흡사한 냉매로서 가정용 에어컨, 쇼케이스 등에 가장 널리 사용되는 냉매이다. 염소의 존재로 말미암아 환경파괴지수가 0이 아니므로 경과물질로 규정되어 한시적으로 사용된다. 비등점이 -40.8℃, 응고점이 -160℃, 임계점이 96℃이고, -40℃이하에서는 암모니아 보다 냉동능력이 우수하다. 투명한 냉매로 에테르(ether)와 같은 냄새가 있으나 인체에는 큰 영향을 주지 않으며 독성은 R-12보다 약간 높다.Fig 2.22 R-22① 용도- 냉매 : 가정용.산업용 에어컨.- 발포제 : Polystylene 발포제.- Halon 제조용 원료.- 불소수지 제조용 원료.② 반응성- 불연성 : 공기와 혼합하여도 인화.폭발의 위험성이 없는 불연성 물질.- 전기적 성질 : 전기적 특성이 양호하며 절연 저항력도 매우 큼.- 점 도 : 액상에서는 물보다 점도가 낮으나, 윤활유와 혼합되면 점도가 증가됨.③ 주의사항- 유리 수분이 존재하면 가수분해 보다도 물에 의한 금속이 부식되고, 윤활유의 노화가 커진다. 이 현상은 온도가 올라갈수록 촉진되므로 냉동기 내로의 수분의 혼입은 적극 피해야 함.- 윤활유나 금속등과 공존하면 열 안정성이 나빠지게 됨.- 냉동기처럼 장시간 사용하는 기기에서는 온도가 150℃ 이상이 되면 분해 가능성이 있음.④ 포장방법- 3.6kg/20kg/22.7kg/100kg/1,000kg cylinder, ISO tank container.2.2.6 센서 장착 위치Fig 2.23 센서 장착 위치T1 - Compressor InT2 - Compressor Out T3 - Condenser InT4 - Condenser OutT5- Expansion Valve In T6 다. 시간의 흐름과 함께 자연은 무질서, 혼동(chaos)의 증가로 움직인다. 이러한 무질서의 증가는 빅뱅이후 계속되고 있다. 이것은 엔트로피의 증가를 의미하며 한번 발생한 무질서의 증가는 되 돌이킬 수 없음을 의미한다. 이런 현상을 비가역현상이라 부르며 반대 현상을 가역현상이라고 한다. 프랑스 물리학자인 카르노는 이러한 가역현상이 가능한 가역사이클을 제안한다. 이 사이클은 아래 과 같이 고온열원(Ⅰ), 단열체, 저온열원(Ⅱ)을 순서대로 실린더에 접촉시킴에 따라서 이론적으로는 실현가능한 사이클인데 오른쪽 그림의 압력-체적(P-V)선도에 나타낸 것과 같이 2개의 등온선과 2개의 단열 선으로 구성되는 가역 사이클이다.1-2 : 온도 T1에서 등온 팽창한다.(열량 Q1을 외부로부터 받는 과정)2-3 : 단열 팽창하여 온도 T2로 된다.(열의 출입이 없는 과정)3-4 : 온도 T2에서 등온 압축한다.4-1 : 단열 압축하여 온도 T1으로 된다.(열의 출입이 없는 과정)Fig. 1-2 카르노 사이클카르노사이클은 어느 방향으로도 진행할 수 있는 가역사이클이다. 따라서 아래 오른쪽 그림의 순서와 방향으로 작동하는 사이클을 역 카르노 사이클이라고 하는데 이것은 냉동사이클의 이론 사이클이다.즉, 1-4-3-2-1의 방향으로 진행하며, 4-3으로 상태변화 할 때에 열량 Q2를 받아들여 등온팽창하고, 2-1의 상태변화 동안에 열량 Q1을 외부로 방출하게 된다.4-3 : 온도 T2에서 등온 팽창한다.(열량 Q2를 외부로부터 받는 과정)3-2 : 단열 압축하여 온도 T1이 된다.(열의 출입이 없는 과정)2-1 : 온도 T1에서 등온 압축한다.(열량 Q1을 외부로 배출하는 과정)1-4 : 단열 팽창하여 T2로 된다.(열의 출입이 없는 과정)Fig. 1-3 냉동 사이클즉, 외부로부터 일 W를 받아 저온구역 T2의 물체로부터 열량 Q2를 취하여, 고온 구역 T1으로 열량 Q1을 배출하게 되는 것이다. 결국 (Q1-Q2)에 상당하는 열량을 소비하게 되므로, 이론적 냉동사이클의 성적계수(co은 표준 사이클과 비교하면 비효율적이다. 또한 표준 사이클과 차이가 나는 것이 있으며, 이것은 고의적이거나 피할 수 없는 것이다. 그림과 같이 표준 사이클의 압력-엔탈피 도표상에 실제 사이클을 첨가시켜 봄으로써 비교할 수 있다.Fig 3.7. 실제 증기-압축 사이클과 표준 사이클 비교실제와 표준 사이클의 근본적인 차이점은 응축기와 증발기의 압력강하. 응축기를 나오는 액체의 과냉, 증발기를 나오는 증기의 과열 등이다. 표준 사이클은 응축기와 증발기에서 어떠한 압력강하도 없다고 가정한다. 그러나 마찰 때문에 실제 사이클에서 냉매의 압력은 떨어진다. 압력강하의 결과로 1과2사이의 압축과정에 소요되는 일은 표준 사이클보다 많다. 응축기내 액체의 과냉은 보편적인 발생이며 100% 액체가 팽창장치에 들어가 바람직한 기능을 하리라 확신한다. 보통 증기의 과열은 증발기내에서 발생하며 압축기로 액체의 방울이 들어가지 않도록 예방책을 권장하고 있다. 실제 사이클에서 마지막 차이점은 압축이 더 이상 등엔트로피 과정이 아니며 마찰과 다른 손실로 인해 비효율적이라는 것이다.3.3 냉매냉매는 종류에 따라 기화온도, 증발잠열 등 열역학적, 물리적, 화학적 특성이 다르므로 냉매의 종류별 냉동기에 사용되는 금속재료, 구조, 가격 등이 달라진다. 따라서 그 사용목적 및 적용 온도범위에 따라 가장 적당한 냉매를 선정하여야 한다. 냉매는 냉동기의 성능을 최대화하고 안전성 및 운전의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 특성을 갖추어야 하며, 환경에 대한 친화성이 있어야 한다. 이상적인 냉매로서의 구비조건을 들면 다음과 같다.1) 열역학적 특성① 증발잠열이 클 것② 상태변화가 용이할 것③ 응고온도가 낮을 것④ 임계온도가 상온보다 충분히 높을 것⑤ 증발압력이 대기압 이상일 것2) 물리적 특성① 전기저항이 클것② 열전달 특성이 좋을 것③ 윤활유에 대한 용해도가 적절할 것④ 흡습성이 낮을 것3) 화학적 특성① 화학적으로 안정할 것② 불활성이고 부식성이 없을 것4) 환경적 특성 및 기타조건① 인화 및 폭발성이h

공학/기술| 2011.05.02| 32페이지| 3,000원| 조회(804)

냉동기, 열공학실험, 성능실험, 카르노사이클, 성능계수, 역카르노사이클, 냉매선도

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후쿠시마 원전사태를 통해 본 원자력발전

Report #1-방사능유출-(후쿠시마 원전폭발)소속 : 기계공학과학번 : 20052056이름 : 지영선1. 배경지난 3월 11일 일본 동북부를 강타한 진도 9.0의 지진은 대규모 쓰나미를 발생시켰다. 이로 인해 전력공급이 중단되었고, 쓰나미로 인해 비상용 디젤 발전기 조차 사용할 수 없었으며, 3단계 백업 역할을 하는 스팀터빈이 원자로 내부에 물을 순환시켰지만 곧 원자로 가동을 조절하는 배터리가 방전됐다.후쿠시마 1호기 폭발에 대해 전문가들은 전력 공급이 안 되는 상황에서 노심의 온도가 비정상적으로 높아지면서 노심 용해가 발생하고, 연료봉을 싸고 있던 피복제인 지르코늄이 수증기의 산소와 반응하여 산화되며 수소를 발생 시켰을 것이라고 예측하고 있다. 그 결과 수소가 밖으로 빠져나와 콘크리트 격납고 윗부분으로 모여들게 되고 공기 중의 산소와 반응하여 폭발하게 되었다는 것이다.처음 사건이 발생하였을 때 원자로는 무사하며 우려하는 방사능 유출은 없을 것이라고 발표하였던 도쿄전력 측은 방사능에 오염된 물이 해수로 유출되고 세슘이 관측되는 등 상황이 악화되자 뒤늦게 해수를 투입하여 원자로를 냉각을 시켰다. 하지만 남아있던 3, 4호기의 격납고마저 폭발하며 사태가 악화되었고 현재까지도 방사능 유출을 효과적으로 막아내지 못하고 있으며, 원자로의 안정화 역시 이루지 못하고 있는 실정이다.2. 방사능이 인체에 미치는 영향방사선이 우리의 몸에 흡수되고 통과하는 과정에서 공기, 물, 조직세포를 전리시켜 세포를 변화시키고 상해를 주게 된다. 방사선에도 여러 가지 종류가 있는데 X, y, n선 등은 투과력이 강하며 2차 방사선을 방출한고,선 등은 투과력은 약하지만 체내에 들어오면 에너지 전이도가 체내에 잔류하게 되어 인체에 영향을 미치게 된다.방사선은 종류나 핵종에 따라서 인체 조직에 미치는 영향이 다르며, 개중에는 내부 장기에 집중적으로 집적되는 경우도 있다. 이러한 영향은 급성효과에서부터 수주, 수십년 또는 다음세대에 가서 나타나는 만성효과로 구분된다. 만성 장애의 종류에는 백혈병, 백내장, 수명단축, 빈혈, 유전적 장애 등이 있으며, 갑상선암과 유방암, 폐암, 골수암 등의 악성종양을 발생시키기도 한다.다음은 방사선의 수치에 따른 증세를 나타낸 표이다.방사능 수치(단위-시버트)방사능 노출 증세0.0005자연상태 방사능 조사량0.0003~0.001일반 흉부 x-ray 활영을 한번 받은 정도의 양0.05 ~ 0.2증세 없음0.2 ~ 0.5인지 가능한 증세 없음 적혈구 일시적 감소0.5 ~ 1두통을 포함한 미약한 방사능 증세면역 세포의 RYFIS을 통한 감염 가능성 증가일시적인 남성 불임증도 가능1~2가벼운 피폭증세 메스꺼움, 식욕부진, 피로, 남성 불임증노출 후 3~6시간 정도부터 시작, 하루정도 지속2~3심각한 피폭 증세(30일 이후 35%의 사망률)메스꺼움 구토 탈모 피로 대량의 백혈구 손실, 감염위험이 큼영구적인 여성 불임 가능3~4심각한 피폭 증세(30일 이후 50%의 사망률)입,피하, 신장등 심각한 출혈 방생(백혈병, 골수암, 난소와 고환 등 생식세포도 피폭에 취약함)4~6중대한 피폭 증세 (30일 이후 60%의 사망률) 여성 불임, 내부 출혈 및 감염으로 인한 사망(1986년 체르노빌 원자력 발전소 사고로 소방관 1명 암 발생 이후 사망)6~10중대한 피폭 증세( 14일 이후에 100% 사망률)골수는 완전히 파괴됨. 위 및 내장 조직 심각한 피해감염이나 내부 출혈로 사망회복기간 - 수년이상 혹은 불가능10~50중대한피폴증세(7일 이후에 100% 사망률)극도의 피로, 메스꺼움, 위 및 내장 조직 세포 괴사대량의 설사, 내부 출혈, 탈수 증세(사망을 피할수 없음)50~80수초 수분이내에 즉각적인 방향 감각 상실과 혼수상태 수시간안에 사망80즉각적인 사망 위험[표 2-1] 방사능이 인체에 미치는 영향[표 2-1]에서도 알 수 있듯이 방사능은 인체에 심각한 영향을 끼치며 노출이 심각한 경우 사망에까지 이르게 할 수 있다.3. 체르노빌 사태와 후쿠시마 원전25년 전인 1986년 4월26일 발생한 체르노빌 사고는 안전수칙을 위반한 실험으로 원자로 내부 출력의 급격히 상승하며 원자로가 한순간에 폭발하여 인근 주민들이 미처 대피할 틈도 없이 피해를 입었다. 이때 원자로 폭발사고로 방사성 물질이 대량 확산되었으며, 사고 직후 56명이 사망하고 이후 수천 명 이상이 방사선 피폭에 따른 후유증으로 숨졌다.당시 체르노빌 원자로는 '흑연감속로'로, 고온에서 불이 잘 붙는 흑연을 감속재로 사용하는 데다 별도의 격납용기도 없어 폭발에 취약한 상태였다.반면 ‘비등형 경수로’인 후쿠시마 원전은 원자로에서 물을 끓여 수증기를 만들고 그 힘으로 터빈을 회전시켜 발전하는 방식으로, 강철로 된 격납용기에 둘러싸여 있어 체르노빌의 그것보다 비교적 안전한 방식의 원자로이다. 사고의 원인도 체르노빌처럼 원전 자체의 문제로 발생한 것이 아니라 지진과 쓰나미라는 외부 조건에 의해 발생했다는 점이 다르다. 또 사고의 경과도 한달에 걸쳐 서서히 진행되고 있기 때문에 한순간의 폭발에 의해 발생한 체르노빌 사고와는 성격이 많이 다르다고 할 수 있다.그러나 사고의 심각성을 놓고 보자면 과연 어느 쪽이 더 심각한지를 판단하기가 쉽지 않은 상황이다. 일단 후쿠시마 원전 사고는 현재진행형이다. 전문가들조차 후쿠시마 원전의 안정화 기간에 대한 의견이 분분하다. 만약 후쿠시마 원전 인근에서 규모 7~8 이상의 강진이 또다시 발생해 원전이 통제 불능의 상태에 빠질 경우 사고의 정도가 어느 수준까지 될지 가늠하기도 어려운 실정이다. 사고 수준을 가늠할 수 있는 키라고 할 수 있는 원자로의 격납용기의 손상이 어느 정도 진행됐는지도 정확히 파악되지 않고 있다.방사성 물질은 핵연료봉과 감속재, 냉각재 등이 들어 있는 원자로의 중심인 노심의 온도가 3000℃ 이상으로 비정상적으로 상승하여 녹기 시작할 때 방출되는데 격납용기가 훼손되지 않았다면 노심이 안전할 가능성이 높으므로 대규모 방사능 유출 가능성도 그만큼 낮아진다. 이 때문에 현재 일본 정부는 노심의 온도를 낮추기 위해 원자로에 바닷물을 붓고 있다. 미국 원자력규제위원회 전 위원장 피터 브래드포트도 "원자로 냉각에 실패한다면 체르노빌과 유사한 상황에 직면할 것"이라고 말했다.비록 후쿠시마 원전 사태가 체르노빌 사건보다 보고된 피해규모가 작은건 사실이지만, 이 재앙이 체르노빌의 악몽을 재현할지, 인류에게 교훈으로 남을지는 앞으로 진전될 상황이 말해 줄 것이라고 생각한다.

공학/기술| 2011.05.02| 4페이지| 1,500원| 조회(332)

방사능, 후쿠시마, 일본 원전

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물리 역학적에너지보존 결과레포트

1. 실험 결과h1(cm)2345평균값(x)위치에너지(J)운동에너지(J)40(cm)89.488.392.289.889.289.78256.76?10-3259.33?10-33081.080.682.481.782.181.56192.57?10-3213.96?10-32067.469.769.269.469.168.96128.38?10-3152.93?10-31053.251.751.251.852.352.0464.19?10-390.24?10-3 ※t=0.319sec실험 결과를 바탕으로 식에의해 속도 V를 구해 운동에너지를 구해보았다.에서 볼 수 있듯이 40cm에서는 위치에너지와 운동에너지가 비슷한 값을 가졌으나 h가 줄어들수록 큰 차이를 가지는 것을 알 수 있다. 무언가 실험에 잘못된 점이 있다는 생각을 하게 되었다.특히, 실제 실험의 경우 면도날과 실의 마찰, 추와 공기의 마찰 등의 에너지 손실에 의해 운동에너지의 값이 위치에너지의 값보다 조금 더 적게 나오는 것이 옳다. 하지만 이번 실험결과는 그와 정반대의 결과가 나왔다. 이유가 무엇일지 곰곰이 생각하다 실험에 잘못된 점을 찾아 낼 수 있었는데, 그것은 H와 h 값의 측정이 잘못 된 것이었다.추를 늘어뜨려서 바닥과 추의 끝부분의 거리를 H라고 해야 하는데, 실험을 하면서 H를 면도날까지의 거리로 측정한 것이다. 그런 이유로 실제보다 H는 크게 h는 작게 측정되어 큰 오차를 불러왔다고 생각했다.조금 더 정확한 결과 값을 얻기 위해 추의 길이를 고려해서, (H-4), (h+4)을 한 표를 그려서 다시 계산해 보았다.t = 0.306 sec, H = 0.46mh평균거리(cm)추의 속도(m/s)위치에너지(J)운동에너지(J)44(cm)89.782.747282.43?10-3247.13?10-33481.562.495218.24?10-3203.86?10-32468.962.110154.05?10-3145.80?10-31452.041.59289.86?10-383.00?10-3위의 를 바탕으로 운동에너지-위치에너지 그래프과 추의 높이-이동 거리 그래프를 gunplot를 이용해 그려 보았다.위 와 를 통해서 위치에너지의 변화에 따른 운동에너지의 변화 양상을 알 수 있다. 또한 역학적 에너지의 보존과 에서와 같은 높이와 이동거리 즉, 속도의 관계에 대해서도 알 수 있었던 실험이었다.2. 결과 분석이상의 결과에서 이론적인 값과 실제 실험의 결과 값의 차이를 알 수 있었다.이 실험에서 오차의 원인에는 면도날과 실의 마찰과 추와 공기의 마찰 등의 에너지 손실과, 면도날에서 잘린 부분과 추의 머리의 거리, 실험 결과 값 측정의 부정확성, 추를 놓을 때 손에서 가해질 수 있는 힘, 그리고 미세하지만 실의 무게 등이 있을 수 있다.먼저 에너지 손실을 줄이기 위해서는 크게 두 가지 방법이 있다. 첫째, 면도날과 실의 마찰력을 줄이기 위해 더 날카로운 면도날을 써야하고 실험이 가능하다면 실의 굵기는 얇고 잘 잘릴 수 있는 재질의 것을 선택해야 하며, 둘째로, 추가 운동을 하는 동안에 공기의 저항력을 없애기 위해 진공 실험실을 이용하는 방법이 있다.그리고 면도날에서 잘린 부분이 최대한 추의 머리와 가깝게 하기 위해서는 실의 탄성력을 고려해 추가 운동할 때 실이 늘어나는 만큼 실의 길이를 조금 짧게 잡아주는 것이 좋다. 이 것은 여러 번의 실험을 통해 적절한 길이를 알 수 있다.

공학/기술| 2010.07.12| 3페이지| 1,000원| 조회(266)

에너지보존, 물리실험, 역학적에너지, 결과

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SAE논문번역-Dyno Test Investigations of Gasoline Engine Fueled(2009011891)

Term-project-SAE논문 분석-a) Dyno Test Investigations of Gasoline Engine Fueled with Butanol-Gasoline Blendsb) Jing Yang, Xiaolong Yang, Jingping Liu, Zhiyu Han and Zhihua Zhong (Hunan University)a) 논문제목, b) 저자(소속)교 과 목:내연기관담당 교수:제출 일자:2010년 5월 31일소 속:기계공학과학 번:이 름:목 차Ⅰ. 개요Ⅱ. 서론Ⅲ. 본문1. 부탄올-가솔린 혼합물 연구의 가능성1) 다른 알코올 연료들과의 물리적 특성비교2) 가솔린과의 물리적 특성비교3) 부탄올-가솔린 혼합물의 연소 특성 분석2. 실험적 연구1) 엔진의 다이노 테스트 결과 분석2) WOT에서 엔진의 BSFC 비교3) 엔진 배출물의 비교Ⅳ. 결론Ⅴ. 비평부탄올-가솔린 혼합물을 연료로 공급한 가솔린엔진의 다이노 테스트 연구논문개요부탄올-가솔린 혼합물을 연료로 공급한 가솔린엔진의 다이노 테스트 연구논문석유 부족과 자동차 엔진 배기가스에 의한 대기 오염이 날마다 심각해짐에 따라, 전 세계의 연구원들과 엔지니어들은 자연재생가능하고 오염이 낮은 연료를 찾고 있다. 이 논문은 부탄올-가솔린 혼합물을 가솔린엔진에 연료로 공급하는 것에 타당성을 자세히 설명한다. 그 밖에도 생산, 운송, 저장, 부탄올-가솔린 혼합물의 물리적 화학적 특성, 연소 특성 등을 잘 분석하고 있다. 결과적으로 부탄올은 천연가스, LPG, 카르비놀과 에탄올 등의 수많은 특?장점과 함께 가솔린엔진의 우수한 대체 연료로 고려되면서 현재 널리 연구되고 있다. 엔진 적용에 대한 논의를 확인하기 위해서 부탄올-가솔린 혼합 연료의 비율을 10%에서 35%까지 조절하며 다이노 테스트 하였다.테스트 결과는 20%이하의 부탄올 농도에서 엔진에 대해 어떠한 변경 없이도 엔진 출력 레벨이 지속됨을 보여준다. 부탄올의 농도가 30%에 도달하자 엔진 최대출력은 떨어지고 연료소비율 조금 올랐다. 하지만 점실험 조사 작업이 계획되었다.부탄올-가솔린 혼합물을 연료로 공급한 가솔린엔진의 다이노 테스트 연구논문부탄올-가솔린 혼합물을 연료로 공급한 가솔린엔진의 다이노 테스트 연구논문서론부탄올-가솔린 혼합물을 연료로 공급한 가솔린 엔진의 다이노 테스트화석연료 고갈과 자동차 배기가스로 인한 대기 오염은 저공해 대체 재생가능연료를 찾고 있는 전 세계의 학자들에게 최대 관심사가 되었다.부탄올은 식물로부터 생산된 재생 가능한 연료이며 친환경 제품으로, 메탄올이나 에탄올 보다 더 가솔린의 성질과 유사하고 그밖에도 다음과 같은 장점을 가지고 있다:? 부탄올은 짚, 옥수수, 수염뿌리 식물과 그밖에 농업 폐기물 등 폭넓은 자원으로부터 추출할 수 있다. 그리고 가장 중요한 것은, 다른 대체연료와는 다르게 부탄올의 생산은 식량 자원을 소모하지 않는다는 것이다.? 부탄올은 에탄올에 비해 더 높은 저위발열량과 낮은 증기압을 가지고 있으며, 금속 부분을 부식시키지 않는다. 또한 부탄올은 가솔린과 긴 시간 분리됨 없이 잘 섞이며, 이것은 현재의 교통수단과 연료공급 인프라를 계속해서 사용할 수 있게 만든다.? 높은 농도의 부탄올을 혼합한 가솔린 연료를 엔진 연료 시스템의 변경 없이 곧바로 연소시킬 수 있다. 위에 언급된 독특한 장점 덕분에 부탄올-가솔린 혼합연료 시장의 미래는 밝다.지금까지 자동차에 부탄올 연료의 적용 가능성에 관련된 보고서는 많지 않았다. 이 논문에서는 최근 시험 연구 프로젝트에 기초한 실험의 예비 결과를 제시하고 있다.부탄올-가솔린 혼합연료 연구의 가능성다른 알코올 연료들과의 물리적 특성비교식물과 다른 바이오 소스에서 추출된 재생 연료인 부탄올은 잘 증발되지 않게 만드는 낮은 증기압(0.33) 덕분에 가스 교환 과정에서 메탄올이나 에탄올 연료보다 체적 효율이 적게 떨어진다. 또한 부탄올 연료는 無독성, 非부식성 이므로 엔진과 운송탱크, 연료공급 인프라에 손상을 입히지 않는다.가솔린과의 물리적 특성비교표 1에 부탄올과 가솔린의 물리적 특성이 비교되어있다. 그것은 다음을 나타낸다.의 공기로 엔진은 더 많은 연료를 공급시키게 되며 엔진출력도 증가된다. b) 부탄올은 가솔린의 2.3시간보다 늦게 가열되는 낮은 증기압을 가지고 있다. 그래서 부탄올 증기의 증발은 혼합물의 온도를 낮출 수 있고 결과적으로 높은 체적비율로 높은 출력을 달성할 수 있다. 하지만 낮은 공기/연료 혼합물의 온도는 압축말기에 낮은 압축온도와 긴 점화 지연을 발생시킨다. 이것은 조기 점화로 해결 할 수 있었다. c) 부탄올은 높은 옥탄가를 가지고 있고 부탄올-가솔린 혼합물은 노킹에 강하므로, 높은 압축비를 이용하여 엔진 열효율을 개선할 수 있다.ItemsGasolineButanolMolecular formulaC5~C11C4H10OAtom average molecular weight100~12074Carbon content84.964.9Hydrogen content(%)15.113.5Oxygen content(%)021.6Density / (g/cm3)0.760.927LHV / (MJ/L)32.529.2Vapor Pressure/psi20.33Latent heat / (kJ/kg)310~340750Octane number(RON)≥9096표 1 : 부탄올과 가솔린 연료 사이에 관련성이 높은 물리적 특성 비교부탄올-가솔린 혼합물의 연소 특성 분석부탄올의 분자사슬은 가솔린 보다 짧은데, 전자의 10% 증류온도는 후자와 매우 근사하다. 그러므로 전자가 더 나은 공기 연료 혼합을 한다면, 두 연료간의 냉간 시동 성능의 차이는 나타나지 않는다. 그 밖에도, 부탄올의 원자결합을 해체하는데 더 적은 에너지가 들어간다. 더 높은 연소 속도와 더 완벽한 연소로 인해 원자들 사이의 높은 충격 속도가 발생하고, 낮은 탄화수소와 일산화탄소를 배출하지만 더 많은 질소산화물이 나오게 된다.부탄올-가솔린 혼합물의 이론 공연비는 다음 화학반응식에서 유도할 수 있다.가솔린 1kg을 연소시킬 때 l0=14.796, 즉 14.796kg 의 공기가 필요하고, 이와 마찬가지로 부탄올의 l0 = 11.158로 변경 없이 연소할 수 있는 최대 가용혼합비를 밝히는 것이다. 저위발열량과 부탄올-가솔린 농도에 의해 사이클당 연료 분사량과 공연비의 변화가 발생했다. 연소과정의 낙관적인 관점에서, 사이클당 주입되는 연료의 양을 적절한 혼합비로 조절할 필요가 있었다. 만약 연료 분사량의 변화가 없다면, 낮은 혼합비로 연소되고 결국 더 많은 질소산화물이 배출 될 것이다.실험 연구개념에 대한 증명을 위해 90#가솔린에 부탄의 비율을 0%, 10%, 20%, 30%, 35%로 혼합(부피비)하여 실험적 테스트를 하였다. 실험엔진은 아무런 변경 없이 실시하였다. WOT하의 테스트는 다른 농도의 혼합물에 대한 엔진토크, BSFC, 배기의 영향 조사하기 위해 실시되었다. 목표는 엔진에 큰 영향 없이 최대 부하 성능에서 최대 부탄올 비율을 사용하는 것이다.Rated power/speed (kW/rpm)7/8000Maximum torque/speed (N?m/rpm)9.2/6500Lowest BSFC (g/kW?h)310Bore/mm56Stroke/mm49.5Compression ratio9.2표 2 : 테스트 엔진의 제원※여기서 엔진의 제원을 살펴보면 121.8cc의 단기통 엔진임을 알 수 있다.(실린더 수에 대한 언급이 없지만 전형적인 토크 및 출력으로 가늠해볼 때) 그리고 압축비, 출력 등을 보면 연료직분사방식이 아닌 기화기 방식의 엔진일 확률이 높다는 것도 알 수 있다. 이것에 대해서는 비평에서 되짚어 보도록 하겠다.엔진의 다이노 테스트 결과 분석각각의 혼합 비율에서의 엔진 토크WOT하의 엔진 다이노 테스트는 20%의 부탄올 혼합 비율에서 엔진토크가 떨어지지 않았다는 것을 나타낸다. 사실 낮은 속도에서 토크가 약간 증가하였다.(아마도 높은 체적효율 때문일 것이다.)하지만 혼합비율이 30%로 증가하자 엔진토크는 떨어지기 시작하였고 점화시기를 조정한 것을 그림1에 나타내었다. 그것은 앞서 논의되었던 부탄올 혼합연료의 긴 점화지연 때문이다. 엔진토크는 점화시기 조절에 의해 쉽게 회복 될 수 엔진 BSFC 측정량은 각각의 부탄올 혼합비에 대응한다. 보이는 것 같이, 점화시기의 최적화는 30%와 35%의 부탄올 혼합물 연소에 대한 엔진 BSFC를 올려준다. 점화시기의 최적화는 그림 1의 엔진 토크 회복뿐만 아니라 그림 2의 엔진 연료 소비 개선도 할 수 있다.비교적 낮은 부탄올 혼합연료의 저위발열량은 전체 열량의 기계적인 에너지 변환 효율 관점에서 부탄올 가솔린 혼합연료가 엔진 연료효율 개선에 더 중요하다는 것을 증명할 수 있게 한다. 유감스럽게도 테스트엔진은 폐쇄루프 공연비 조절을 사용하지 않았다. 그렇기 때문에 연비 개선의 최대 가능성은 화학적 에너지의 소비에서 크랭크샤프트로 출력된 기계적 에너지로 단위로 나눠진 전체 에너지 소비의 비를 나타내는 방법으로 후처리된 테스트 데이터에 의해 간접적으로 설명된다. 그림 3은 그러한 비교를 묘사해놓았다. 그림 3은 그림 2의 30%와 35% 부탄올 혼합물이 가솔린 대비 1%와 4%의 BSFC 개선을 보여준 것과는 대조적으로 35%의 부탄올 혼합물을 사용으로 엔진 속도에 따라서 14%에서 16%의 전체 에너지 소비 감소함을 증명해준다. 이 실험 연구에서는, 부탄올-가솔린 혼합물이 순수 가솔린 연료보다 더 낮은 저위발열량을 가졌지만, 그것을 조기 연소 함으로써 더 높은 열효율을 얻을 수 있음을 발견할 수 있었다.그림 3: 90# 가솔린과 부탄올-가솔린 혼합물(35%)간의 에너지 소비 비율 비교엔진 배출물의 비교가솔린 엔진의 유해 배출물은 탄화수소, 일산화탄소, 질소 산화물이다. 이 가운데 탄화수소와, 일산화탄소는 불완전 연소로 인해 생성된다. 앞서 언급되었듯이 부탄올-가솔린 혼합물은 더 높은 공기/연료비와 높은 옥탄가를 가지고 있으며, 더 빨리 연소된다. 이러한 모든 특징들은 노킹문제의 발생 없이 점화시기 최적화를 가능하게 해준다. 그림 4의 결과가 나타내듯이, 순수한 가솔린과 대조적으로 부탄올-가솔린 혼합물이 연소할 때 탄화수소와 일산화탄소 배출이 감소하였다. 예를 들면 30%와 35%의 부탄올 혼합물에서:

공학/기술| 2010.07.10| 7페이지| 2,000원| 조회(301)

SAE논문, 2009011891

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