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성균관대 열유체공학 실험 진공펌프 실험 레포트

1. 진공의 정의진공(vacuum)이란 원래 라틴어로 `vacua`를 뜻하는데 즉, 기체(물질)가 없는 공간의 상태를 의미하며 이런 이상적인 진공 상태일 때 기압(압력)은 0이다. 하지만 실제로 이렇게 완전한 진공 상태의 제작은 불가능하다. 우주 공간의 경우도 미약하지만 물질의 입자들이 계속 움직이고 있기 때문에 기압이 지구상의 대기압의 약 10분의 1정도가 된다. 지구에서는 중력 때문에 많은 기체 분자가 지구 표면에서 떠나지 못하고 공기층을 형성하고 있는 것이다. 지구상에서 가장 높은 곳인 에베레스트 산 정상(8.848m)은 약 1/3기압 정도 밖에 안 되기 때문에 사람이 살기가 어렵다. 지구의 반경을 6000여 km라 보면 결국 대기권 중에서 인간들이 숨쉬고 살 수 있는 영역은 지구를 큼직한 수박으로 비교했을 때 수박껍질의 표피두께도 안 되는 것이다.또한, 진공이란 기체가 하나도 없는 상태만을 일컫는 것이 아니라 일반적으로 압력이 대기압(760Torr)보다 낮은 상태를 모두 진공이라고 한다. 즉, 압력의 정도를 나타내는 것으로 표준대기압보다 어느 정도 낮은 압력부터를 진공이라 할 수 있다. 기준이 없기 때문에 어느 정도의 압력부터가 진공의 시작이라고 단정하기가 어려우므로, 압력의 단위를 사용해 그 정도를 표현한다. 일반적으로 압축된 공기의 반대 개념으로 생각하면 편하고, 원리적으로는 공기의 입자가 보통(표준대기압-해수면 기준)보다 희박하다고 생각할 수 있다.2. 진공펌프 기능, 필요성 및 응용분야(1) 진공펌프의 기능 및 필요성기체 분자라도 고체면에 부착되어 있는 경우에는 공간의 압력에 전혀 기여하지 않으므로, 진공이란 “공간”중의 기체 분자밀도가 대기보다 낮은 상태를 말하는 것이고, 따라서 진공펌프란 “공간에서 운동하고 있는 기체분자”를 제거하기위해 필요한 장치라고 할 수 있다.공간에서 운동하고 있는 기체상의 분자를 제거하는 방법은 기체 분자를 진공실보다 높은 압력에 있는 외부로 방출하는 방법과 진공실 내부의 고체 내부나 표면에 고착시키는 방법으로 크게 나눌 수 있다.(2) 진공펌프의 응용분야진공은 다음과 같은 특성이 있으므로 전 과학기술 분야와 산업분야에서 진공기술이 응용되고 있다. 압력차에 의한 힘의 발생, 극청정 환경 제공, 단열효과, 입자의 장거리 비행가능, 증발과 승화작용, 안정된 플라즈마를 유지, 생화학 반응 억제, 우주환경 제공 등의 특성이 있다.진공기술의 응용범위는 전 산업에 걸쳐 있으며 반도체의 집적도가 높아 지 고 양자소자 개발 등 첨단기술이 발전하면서 그 중요성은 날로 증가하고 있다.다음은 진공기술이 응용되고 있는 대표적 분야들이다.(a) 첨단산업 (반도체, FED) : 반도체나 디스플레이 분야에서 제품 생산 시 불순물에 의한 오염을 막기 위해 진공을 이용한다.(b) 미래산업 (우주항공, 핵융합, 신소재 개발) : 실제와 유사한 우주 환경을 제공.(c) 산업응용 (TV브라운관/모니터,기계/광학부품 코팅, 보온병, 램프, 냉동기) : 저분자밀도 공간이 기체에 의한 열전도를 낮추기 때문에 보온병이나 냉동기 등에 이용하며, 진공상태에선 산소와 수증기 등의 밀도가 낮아지므로 금속의 산화를 방지할 수 있다.(d) 의약 화학 식품 (의약품 생산, 식품보관, 진공건조식품, 진공증류) : 진공 건조 식품 생산에서 식품을 액체질소 등으로 급속히 냉각시킨 채 진공으로 배기하면 수분이 증발, 건조되어 실온에서도 오랫동안 보존할 수 있게 된다.(e) 첨단과학 : 가속기, 표면분석장치, 질량분석3. 성능 관련 용어1) 도달압력어느 종류의 펌프를 막론하고, 배기에 따라 진공실(EH는 펌프 입구)의 압력이 내려가면, 펌프 몸체나 작동 유체로부터 기체의 내부 발생이 증가하고, 동시에 펌프 입출구 사이의 압력차가 증가하면서 기체의 역류가 증가하여, 실효배기 능력이 감소하게 된다. 압력이 계속 감소하다 보면, 결국 실효 배기량이 0이 되는 압력에 도달하게 되고, 따라서 더이상의 압력강하가 이루어지지 않게 되는데, 이 압력을 최종압력(final pressure)이라고 한다. 이 압력이 펌프의 운전 하한 압력이며, 때에 따라 최고 진공도(ultimate pressure)라고 부르기도 한다.2) 진공 배기용량(, throughput)단위 시간에 펌프를 통해 흐르는 기체의 양으로, 펌핑 속도와 펌프 입구 압력의 곱으로 정의된다. 단지 펌핑 속도만으로는 진공시스템의 성능을 충분히 분석할 수 없으므로, 진공 용기로부터 얼마나 많은 분자가 제거되었는지를 알 수 있는 변수를 정의하는데 이것이 배기 용량이다.3) 압축비배기 할 수 있는 펌프 입구의 압력과 출구 압력의 비를 나타낸다. 이 압축비는 기체 분자 무게와 특정한 펌프의 회전속도의 지수함수인데, 진공펌프에 있어서 압축비의 중요한 기능적 의의는 진공 시스템의 청결함을 결정짓는 것이다.4. 실험 방법실험용 회전 원판 디스크 펌프는 별도의 후단 배기 시스템이 필요로 한다. 또한, 펌프의 안정적인 작동을 위해서는 지나친 과열과 냉각을 막아주는 냉각시스템과 고속 회전으로 인한 고정도 볼 베어링의 윤활도 중요한 실험 변수가 된다. 펌프는 고속 회전하므로 충격에 대비하여야 한다.시스템의 특성은 배기율을 나타내는 배기 곡선과 상승비율(rate of rise)곡선을 작성하여 시스템의 정상 작동을 판단하는 자료로 사용한다.① 각종 계측기의 현재 계측 값을 측정한다.② 냉각장치의 Power를 ON한다.③ 보조 펌프를 작동시켜 진공 펌프 내의 진공도를 펌프의 작동 요구 진공도 이하로 유지한다.④ 회전 원판 디스크 펌프의 Power를 ON시켜 측정하고자 하는 진공 압력 이하로 유지한다.⑤ 요구 진공도에서의 각종 계측기의 계측 값을 측정한다.⑥ 후단 압력 조정에 의한 출구압력을 측정하고 각 게이지의 계측 값을 측정한다.(a) 소량의 질소를 투입한 다음 유량 조절기를 잠근 후 후단압력을 조정하면서 출구압력을 측정한다.

공학/기술| 2009.06.29| 6페이지| 2,000원| 조회(296)

진공펌프, 성균관대, 열유체공학실험, 열유체공학

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성균관대 열유체공학 실험 열전달(열전도) 실험 결과레포트

과 목 :과 제 명 :담당조교 :학 과 :학 년 :학 번 :이 름 :제 출 일 :1. 열전달의 정의열이동 ·전열(傳熱)이라고도 한다. 일반적으로 물체들 사이의 열전도 ·대류 ·열복사 등 3가지 열이동 과정을 총칭하지만, 좁은 의미로는 유체와 고체 표면 사이에서 열을 주고 받는 현상만을 가리킨다.열전달에는 크게 유체 흐름이 자연(자유)대류일 경우(가열된 방바닥이나 벽면에 의한 난방)와 강제대류일 경우(비행체 표면으로부터의 열방출이나 열교환기 관벽 내외의 열교환), 유체의 상이 변화하지 않을 경우와 변화할 경우(비등이나 응축을 수반하여 보일러나 콘덴서 등의 성능을 좌우하는 열전달) 등이 있다. 경계층이 층류를 이룰 때와 난류를 이룰 때, 또는 그 둘이 함께 공존할 때 등에 따라 열전달 현상은 달라진다.이 경우 유체와 고체 표면 사이 유체의 얇은 층(경계층)에서는 열전도에 의해 열이 전달되지만, 경계층 밖 유체에서는 열이 유체 자체의 대류에 의해 운반된다. 이렇게 열전도와 대류가 복잡하게 얽힌 열전달을 대류열전달이라 한다. 그 외에도 고체와 유체 사이에는 복사에 의한 복사열전달이 있는데, 보통 열전달이라 하면 대류열전달을 가리킨다. 이 경우 고체 표면의 온도를 tS, 유체의 온도를 t라 하면, 단위시간에 단위면적을 통과하는 열량 Q는 Q=a(tS－t)가 된다. 이때,a를 열전달률이라 한다. 열전달률 a(㎉/㎡·h·deg)를 포함하는 식은 보통 무차원수인 누셀트수로 표시한다.열전달 프로세스의 대표적인 3가지 방식은 전도, 대류, 복사이다.전도란 곧 원자(atomic) 및 분자활동(molecular activity)의 개념을 연상하게 되는데 이는 이 방식의 열전달이 원자 또는 분자수준에서 이루어지기 때문이다. 전도는 매질내의 좀더 활발한 입자와 덜 활발한 입자 사이의 상호작용에 의한 입자간의 에너지전달로 생각할 수 있다. 전도에 대한 예를 들자면 다음과 같다. 뜨거운 커피 잔에 갑자기 잠겨진 금속 스푼의 노출된 끝은 스푼을 통한 에너지의 전도에 의하여 뜨거워질 것이다.을 전달하는 것으로써 아랫부분이 가열되면 대류에 의해 유체 전체가 골고루 가열된다. 이로 인해서 유체는 전체가 고루 가열된다. 유체가 부분적으로 가열되어 온도가 높아지면(물의 4℃ 이하와 같은 경우는 제외), 그 부분이 팽창하여 밀도가 작아지기 때문에 부력이 생겨 위로 올라가고, 대신 위에 있던 온도가 낮고 밀도가 큰 부분이 내려온다. 이러한 과정을 되풀이함으로써 물질 자신의 운동에 의해 열을 전달하는 현상이 대류이며, 그 결과 유체는 위쪽에서부터 따뜻해진다. 냉장고의 얼음은 높은 데에 두고, 난방기구는 낮은 데에 두는 것은 이 대류효과를 이용한 것이다. 난류(暖流)·육풍(陸風)·해풍(海風) 등 대기의 대류현상은 기상상태를 결정하는 중요한 요인의 하나이다. 가열되는 구역이 유체의 윗부분에 있으면 대류는 일어나지 않는다.복사는 물질을 구성하는 원자 집단이 열에 의해서 들뜨게 되어, 그 결과 전자기파를 복사하는 현상이다. 물체의 종류와 온도에 따라서 결정되는데, 온도가 높을수록 커진다. 복사선을 잘 흡수하는 물체일수록 스스로 복사선을 내는 작용도 강하게 일어난다.복사는 온도복사·열방사(熱放射)라고도 한다. 열복사의 세기는 물체의 종류와 온도에 따라서 결정되는데, 온도가 높을수록 커진다. 그러므로 고온인 물체 부근에 저온인 물체가 있으면 저온 물체가 복사선의 일부를 흡수하여 열로 변한다. 이 열을 복사열 또는 방사열이라 한다. 난로 등의 발열체에 손을 가까이 대면 주위 공기가 따뜻하지 않아도 손이 더워지는 것은 이 때문이다. 복사에 의한 열의 전달방식은 대류나 열전도와 달라서, 주위에 열을 중개하는 물질 없이도 빛과 동일한 속도로 순간적으로 고온체로부터 저온체로 열이 전달된다. 또 빛과 마찬가지로 반사판으로 열의 방향을 바꿀 수 있는 특성이 있다.태양과 지구 사이의 공간이 거의 진공상태인데도 대량의 태양열이 지상에 도달하는 것은 열이 복사선의 형태로 운반되기 때문이며, 밤이 되면 물체가 점점 차가워지는 이유도 태양으로부터의 열복사 대신 지상으로부터 하늘을 향해 열이·기체는 고체에 비해 열전도가 매우 느리고 그 일부에 가해진 열을 전체에 확산시키는 것이 어렵다. 집의 창문을 보면 보통 2중창으로 되어있는데 이는 창문과 창문사이에 공기라는 열 절연체를 사용하기위한 것이다. 뜨거운 냄비를 들어 올릴 때 오븐용 장갑을 사용하는 것도 오븐용 장갑이 좋은 열 절연체이기 때문이다.이렇게 물질마다 열을 전달하는 정도가 다른 것은 각각 물질에 따라 열전도의 작용원리가 다르기 때문이다. 이것을 수치로 나타내는 것을 그 물질의 열전도도라고 하며, 두께 1㎝의 물질층 양면에 1℃의 온도차를 두었을 때, 그 층의 1㎠의 넓이를 1초 사이에 통과하는 열량을 사용한다. 일반적으로 열전도도는 온도에 따라 다소 달라지는데, 물질 종류에 따라 거의 정해진 값을 가지는 물질상수로 보아도 좋다.금속의 열전도도와 전기전도도 사이에는 비례관계가 있으며, 1853년 G.H.비데만과 R.프란츠는 동일 온도일 때 금속의 열전도도와 전기전도도의 비는 금속 종류에 관계없이 일정한 값을 가진다는 사실을 발견하였다. 이것을 비데만-프란츠의 법칙이라고 한다.3. 중요금속 및 액체의 열전도 계수 및 기타 물성치 조사금속고체의 물성치성분융점(K)300K에서의 물성치Alumium (pure)933270290323797.1Alloy 2024 T-*************773Alloy 195, cast279088316868.2Beryllium*************0059.2Cadmium594865023196.848.4Cobalt1769886242199.226.6Copper (pure)13*************17Bronze12*************Brass11*************3.9Gold*************17127Iron1810787044780.223.1Chromium2118716044993.729.1Stainless steelsAISI 302805548015.13.91AISI 3041670790047714.93.95AISI 316823846813.43.48AISioxide35739110235136.1Titanium dioxide,polycrystalline213341577108.42.8여러온도에서의 물성치(금속)여러온도에서의온도(K)*************0010001200Alumium (pure)*************18Alloy 2024 T-665163186186Alloy 195, cast174185Beryllium*************0690.878.7Cadmium20399.394.7Cobalt16712285.467.458.252.149.3Copper (pure)*************66352339Bronze425259Brass7595137149Gold*************84270255Iron1349469.554.743.332.828.3Chromium15911190.980.771.365.461.9Stainless steelsAISI 30217.320.022.825.4AISI 3049.212.616.619.822.625.428AISI 31615.218.321.324.2AISI 34715.818.921.924.7Lead39.736.734.031.4Magnesium16*************Nickel16410780.265.667.671.876.2Silicon88426498.961.942.231.225.7Siliver*************96379361Titanium59.257.557.858.659.460.261.0Tungsten20818*************113Uranium21.725.129.63438.843.949Zinc117118111103여러온도에서의 물성치(비금속)여러온도에서의온도(K)*************0010001200Aluminum oxide,sapphireAluminun oxide,polycrystalline450133825532.426.418.915.813.010.410.57.85-6.55Boron19052.518.711.38.16.35.2CarbonAmorphousDiamond0도도(0.2 W/mK)의 10 ~ 100배 정도로 열전달에 있어 많은 가능성을 가진 소재이다. 열전도성 플라스틱을 사용함으로써 일반 플라스틱이 가지고 있는 뛰어난 성형성과 경제성을 가짐과 동시에 우수한 열전달 능력을 얻을수 있어 김치냉장고 소재로 사용되고 있다.2) 열전도 테이프각종 전자제품의 발열부품에 효과적으로 열을 방출시켜주는 역할을 한다.제품의 구성3) 목욕탕의 건,습식 사우나온도계가 온도를 재는 원리는 공기의 분자 운동 상태가 충돌에 의해 유리 분자에 전달되고(전도), 유리 분자의 운동이 수은 분자의 운동으로 전달(전도)되어 온도가 상승하는 것이다. 온도가 상승하면, 수은의 부피가 팽창하여 수은주가 올라가게 된다. 여기서 온도가 올라간다는 것은 그 물질을 이루고 있는 분자들의 운동이 더 활발해졌다는 것을 의미한다. 분자들의 운동 상태가 전달되는 방법에 의해 열이 이동하는 것을 전도라고 하는데, 전도에서 열을 전달하는 쪽의 분자의 운동은 줄고, 열을 받는 쪽의 분자의 운동은 늘어난다.건식이나 습식 사우나 속에 있는 온도계도 이런 과정을 통하여 온도가 상승하며, 사람의 피부 온도도 마찬가지 과정으로 온도가 상승한다. 그런데 사람은 땀의 배출과 증발을 통하여 열을 방출하고, 체온을 조절하고 있다. 그러므로 피부가 데일 정도로 온도가 상승하지 않는다. 이 때 수증기가 많을수록 분자 운동 상태 전달(전도)이 용이하므로 습식의 온도가 더 낮은 것이다. 물 속에서는 땀의 방출에 의한 열의 방출보다 물에서 사람의 피부로의 열전도량이 훨씬 많으므로 치명적인 화상을 입게 되는 것이다.사우나실의 온도가 이렇게 높기 때문에 뜨거운 온도를 견디기 위해서 대부분 사람들은 찬 물수건을 갖고 들어가 얼굴을 덮는다. 그러나 물수건을 갖고 들어가도 별로 효능을 보지 못한다. 높은 온도 때문에 찬 물수건이 금세 뜨거운 습포가 되어 버리기 때문이다. 대신 마른 수건을 한장 갖고 들어가면 마른 수건에 함유된 공기가 훌륭한 단열효과를 하므로 숨이 가쁘지 않아 편안하게 사우나를 할 수 있다.이다.

공학/기술| 2009.06.29| 13페이지| 2,500원| 조회(714)

열전달, 열전도, 성균관대, 열유체

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성균관대 열유체공학실험 양항력 실험 결과레포트

기체역학 연구실의 양?학력 실험 결과 레포트0. 실험 결과 데이타⇒대략적으로 상하 대칭, 전후 대칭의 압력 분포를 보이나, 하&후면은 불규칙한 양상의 압력분포를 보인다.1. 공력계수 구하기항력이다. 받음각임으로양력이다. 받음각임으로? 수직력과 수평력의 관계식에서임으로 주어진 식은 다음과 같이 바뀐다.또한 각 데이타별로 4번을점으로, -2점을점으로 잡으면,등이 성립한다.① 양력과 항력 구하기위와 같은 관계식들로서 각 데이타별로 양력과 항력을 구해보면 다음 표와 같다.구 분pu(psi)4번pl(psi)-2번pu(N/cm2)tu(N/cm2)pl(N/cm2)tl(N/cm2)N(N/cm)A(N/cm)CASE15m/s-12.000-2.600-8.277-4.779-1.793-1.035102.263-21.52010m/s-63.000-48.000-43.454-25.088-33.108-19.115372.736-397.29115m/s-160.000-135.000-110.359-63.716-93.115-53.760884.053-1117.381CASE25m/s-9.100-1.200-6.277-3.624-0.828-0.47881.237-9.93210m/s-62.000-67.000-42.764-24.690-46.213-26.681272.384-554.55215m/s-160.000-186.000-110.359-63.716-128.292-74.069640.341-1539.502② 양력계수와 항력계수 구하기각 공력계수와 공력과의 관계식은 다음과 같다.양력계수그리고, 항력계수여기에서가 되며,이 된다.그러므로 각 case별 공력계수를 구해보면 다음 표와 같다. (L=N , D=A였다)V(cm/s)N(N/cm)=LA(N/cm)=DCASE1500102.263-21.5200.006183-0.*************.736-397.2910.005634-0.*************.053-1117.3810.005939-0.007506CASE250081.237-9.9320.004911-0.*************.384-554.5520.004117-0.0083821500640.341-1539.5020.004302-0.0103422. 정체점 도시유동장은 비압축성 및 비회전이므로, 유동함수는 더해질 수 있다.해당하는 속도성분들은 다음과 같이 구해진다.따라서 속도장은 다음과 같이 표시된다.정체점들은이 되는 위치에 있다. 그래서일 때이다.마찬가지로이므로 θ = 0 ,일 때이다.따라서, 정체점들은 ( r, θ) = ( a , 0 ) , ( a , π) 이다.2. 포텐셜 유동? Uniform flow균일흐름 iU :선소스와 싱크 :선와류 :소스 “강도” m과 와류 “강도“ K는 속도 × 길이. 즉의 차원을 가진다.만일 균일흐름을 평면 극좌표로 나타내면, 다음과 같이 된다.균일 흐름 iU:이렇게 하면 동일한 좌표계를 사용함으로써 균일 흐름과 소스 또는 와류를 중첩하기가 쉬워진다.① Doublet flow거리가 0으로 작아지는 극한적인 경우가 작아지더라도 유동의 강도는 적당하여야하므로이 일정한 채로 남아 있다고 규정한다. 이 상수를라고 하면 더블릿의 유동함수는 다음과 같다.여기서가 작을때를 이용함.여기서를 더블릿의 강도라 한다.이 된다.이러한 더블릿함수들을 극좌표계로 나타내면이 된다.② Vortex flow이고모든 점에서 비압축성원점을 제외한 모든 점에서 비회전,이고,이 된다.그러므로위 두 식을 합치면,이 된다.또한임으로이 된다.

공학/기술| 2009.06.29| 5페이지| 2,000원| 조회(526)

양항력, 성균관대 열유체공학, 열유체공학

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성균관대 열유체공 실험 송풍기 실험 예비레포트

1. 실험 주제 : 원심 터보팬 형식 송풍기의 성능 실험2. 실험 목적① 송풍기의 시험관로에 설치된 오리피스로 유량 측정하기② 피토관으로 송풍기의 전압과 정압 측정하기③ 송풍기의 효율과 동력의 관계 분석하기④ 송풍기의 성능 곡선 작성하기3. 관련 이론3.1 송풍기의 종류가. 배출압력에 의한 분류일반적으로 송풍기는 압력에 따라 저압용 Fan과 고압용의 Blower로 구분한다.송 풍 기압 축 기FANBLOWERCOMPRESSOR1,000mmAq 미만(0.1kg/㎠)1,000∼10,000mmAq 미만(0.1kg/㎠∼1.0kg/㎠ 미만)1,000mmAq 이상(1kg/㎠ 이상)나. 날개(Blade)의 형상에 따른 분류기체의 수송 및 압축작용을 하는 회전 날개의 형식에 따라 송풍기는 다음과 같이 구 분한다.a) 원심형① Sirocco Fan(前曲形)날개의 끝 부분이 회전방향으로 굽은 전곡형으로 동일용량에 대해서 다른 형식에 비해 회전수가 상당히 적고. 동일 용량에 대해서 송풍기가 크기가 적어, 특히 팬코일유닛(FCU)에 적합하며, 저속 덕트용 송풍기로 다익형 송풍기(Sirocco fan)라 한다. (압력 범위:10∼100mmAq)② Air Foil Fan, Limit Load Fan (後曲形)날개의 끝 부분이 회전방향의 뒤쪽으로 굽은 후 곡형으로 박판을 접어서 유선형으로 형성된 것이다. 고속회전이 가능하며 소음이 적다.다익형은 풍량이 증가하면 축 동력이 급격히 증가하며 Over Load가 된다.이를 보완한 것이 익형과 Limit Load이다. Limit load는 날개가 S자형이며 후곡형과 전곡형을 개량한 것이다(압력 범위: 25∼300mmAq)③ Turbo Fan(後曲形)Blade의 끝 부분이 회전방향의 뒤쪽으로 굽은 후 곡형으로 (a)와 같이 날개가 곡선으로 된 것과 (b)와 같이 직선으로 된 것이 있다. 후곡형은 효율이 높고 Non Over Load(풍량증가)에 따른 소요동력의 급상승이 없음)특성이 있으며, 고속에서도 비교적 정숙한 운전을 할 수 있는 것으로 Turward)으로 되어 있다.방사형은 Self Cleaning(자기청소)의 특성이 있다. 따라서, 분진의 누적이 심하고, 이로 인해 송풍기의 날개의 손상이 우려되는 공장용 송풍기에 적합하다. 그러나, 효율적이나 소음 면에서는 다른 송풍기에 비해 좋지 못하다.(압력 범위: 50∼500mmAq)b) 축류형① Axial fan (軸流形)축류 송풍기는 낮은 풍압에 많은 풍량을 송풍하는데 적합하며 프로펠러형의 브레이드가 기체를 축 방향으로 송풍한다.(a)는 Propeller Fan(프로펠러 팬)으로 환기용, 유닛 히터용으로 많이 사용하며(b)는 Tube Axial(튜브 축류팬)으로 管모양의 Housing(하우징)內에 송풍기가 들어 있다.(c)는 (b)을 응용한 것으로 Cover를 이용하여 옥상 및 외부에 설치한다.3.2 원심 송풍기의 작동 이론(원심형 터보 송풍기;원심형 후향 날개형 송풍기)회전날개가 회전방향 반대편으로 경사지게 설계되어 있어 충분한 압력을 발생시킬 수 있고, 방사 날개형 송풍기나 전향 날개형 송풍기에 비해 효율이 좋다. 반면에 고농도 분진함유 공기를 이송시킬 경우, 회전날개 뒷면에 퇴적되어 효율이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 이 송풍기는 분진 농도가 낮은 공기나 고농도 분진함유 공기를 이송시킬 경우, 집진기 후단에 설치해야한다.방사 날개형 송풍기와 전향 날개형 송풍기는 환기 시스템에 걸려 있는 압력손실이 작을 경우, 송풍량이 증가하여 전동기에 부하가 많이 걸려 전동기가 타버릴 가능성 많은 반면에 후향 날개형 송풍기는 송풍량이 증가해도 동력이 증가하지 않는 장점을 갖는다. 따라서 한계부하 송풍기라고 부르기도 한다. 회전날개의 모양은 두께가 균일한 것과 익형이 있으며, 익형 송풍기는 효율이 더 좋은 반면 구조적으로 분진함유 공기에 상대적으로 취약하다.3.3. 풍량, 압력, 유량계수, 레이놀드 수, 상사법칙 (송풍기와 관련되는 사항)3.3.1.송풍기의 풍량(Air Volume) : Q송풍기의 풍량이란, 송풍기가 단위시간당 흡입하는 공기의 양이다. 흡입상태는위체적중량의 기준상태(Normal Condition)의 풍량()을 표시할 때가 있으며,단위는로 표시한다.여기서3.3.2 송풍기의 압력공기조화와 환기용에 사용되는 송풍기의 발생압력은 수은주 등으로 거의 측정할 수 없을 정도의 저압력이므로 일반적으로 수주로 표시되어 있다. 이러한 액체의 높이로 압력을 표시하는 경우 액체의 종류가 변하면 비중량이 달라져서 단위에 액체의 종류를 표기해야한다.예) 물의 경우수주 또는수은의 경우수은주 또는3.3.3. 레이놀드 수(Reynolds Number ; Re)- 층류와 난류를 판별하는 척도 (원형관에서는 2100이 임계 레이놀즈수)3.3.4 송풍기의 상사법칙Q : 풍량 또는 유량, D : 팬직경, N : 회전수, P : 압력, W : 축동력 ,: 밀도, L : 소음임의의 2자간 변화가 크지 않은 범위에서 아래의 상사법칙이 성립한다.ㆍ풍량(유량)ㆍ압력(양정)ㆍ 축동력ㆍ소음ㆍ참고정압일 시에는위에서 설명한 상사법칙은 난류상태로 가정한 후에 도출될 수 있는 “압력은 송풍량의 제곱에 비례한다.”는 전제하에 유도된 것이므로 환기 시스템이 이 상태를 만족할 때에만 정확성이 있다. 다시 말하면, 시스템 요구곡선이 이차곡선일 경우에만 정확성 있으므로 사용시 주의를 요한다. 대부분의 후드 및 덕트 내 흐름은 난류상태이므로 이차곡선을 따르고, 공기 청정기는 종류에 따라 차이가 있지만 한두 가지 예외를 제외하고는 이차곡선을 따른다, 예외로, 여과 집진기는 압력손실이 유량에 비례하고 흡착탑은 유량의 1.5승에 비례하는 것이 일반적이다. 따라서, 이차곡선이 아닌 콤포넌트를 포함하는 산업환기 시스템에 상사법칙을 적용할 때 주의를 요한다.3.4. 송풍기 성능3.4.1. 송풍기의 정압(Static Pressure): Ps송풍 저항에 대항하는 압력이 정압이다. 정압은 기체의 흐름과 평행인 물체의 표면에 기체가 미치는 압력이며, 그 표면에 수직인 구멍을 통하여 측정한다.단위로서는이 있고, 환산치는 다음과 같다.흡입기체의 온도가 표준이 아닐 경우 온도보정 환산방법여 다음의 식으로 표시된다.여기서,3.4.3. 송풍기의 전압정압과 동압을 더하여 합한 것이 전압이고, 실제로 송풍을 가능케 하기 위하여는 이 전압이 필요하다. 전압의 측정은 다음 그림과 같다.단위는3.4.4. 송풍기의 성능곡선송풍기는 여러 가지 변수의 영향을 받는데, 예를 들어 송풍기의 크기, 종류, 효율, 회전수, 동력 등에 의해 송풍량이 변하게 된다. 일반적으로 송풍기 제작회사의 카탈로그에서 송풍기 테이블(fan table)과 송풍기 성능곡선(fan performance curve)을 찾을 수 있다. 이에 대한 기본적인 이해는 적절한 송풍기의 선정과 관리에 매우 중요하다.송풍기의 성능곡선송풍기의 성능곡선 또는 특성곡선(charateristic curve)은 그림과 같은 장치를 이용하여 만든다. 소웅기의 입구나 출구에 덕트를 연결하고 탬퍼를 부착하여 저항, 즉 압력손실을 변화시킬 때 송풍기 정압, 송풍기 전압, 송풍량, 동력 소모량 등을 측정한다. 이러한 자료를 바탕으로 송풍기에 압력손실이 얼마 걸려 있을 때 송풍량, 효율, 동력 소모량 등이 얼마인지를 표나 그래프에 종합적으로 표시한다. 는 의 실험장치를 이용하여 실험한 결과를 그래프로 나타낸 예이다. x축은 송풍량을, y축은 송풍기 정압을 나타낸 것으로, 이를 송풍기 정압곡선(fan static curve)이라고 한다. 송풍기 정압곡선이 x축과 만나는 점을 자유송출점(free delivery no pressure, FDNP)이라 하며, 송풍기 전후 압력손실을 완전히 없앤 경우로 댐퍼를 완전히 개방시킴으로써 최대 송풍량이 나오게 한 점이다. 송풍기 정압곡선이 y축과 만나는 점을 폐쇄점(shut-off 또는 static no delivery, SND)이라고 하며, 송풍기의 출입구를 완전히 밀폐시켜 공기흐름이 전혀 생기지 않게 했을 경우의 송풍기 정압을 나타낸다.시스템 요구곡선시스템 요구곡선(system requirement curve)은 이름 그대로 송풍기에 연결되어 있는 환기 시스템의 송풍량에 따른 압력손실 을 때, 일반적인 산업환기 시스템은 포물선 모양으로 나타난다. 그 이유는 시스템의 유동상태가 난류인 경우가 대부분이므로 난류상태에서의 압력손실은 송풍량의 제곱에 비례하기 때문이다. 공기 청정기나 사이클론 같이 빠른 공기흐름으로 작동될 때에는 압력손실이 송풍량의 제곱에 비례하지만, 여과 집진기와 같이 매우 느린 흐름상태로 이루어질 경우에는 층류상태이므로 압력손실이 송풍량에 비례하게 된다. 시스템 요구곡선은 송풍량을 변화시키면서 시스템 전체의 압력손실을 그래프로 나타내어 구할 수 있고, 간접적인 계산으로도 구할 수 있다.동작점송풍기의 동작점(point of operation)은 그림 에서 보는 바와 같이 송풍기 성능곡선과 시스템 요구곡선이 만나는 점이다. 이 교점에서의 송풍량 Q가 시스템 내로 흐르며, 그 때의 송풍기 정압은 P가 된다.의 A는 설계단계에서 예측했던 시스템 요구곡선이 잘 맞고 송풍기의 선정도 적절하여 원했던 송풍량이 나오는 경우이다. B는 시스템의 곡선의 예측은 적절하나 성능이 약한 송풍기를 선정하여 송풍량이 작게 나오는 경우이다. C는 송풍기의 선정은 적절하나, 시스템의 압력손실 예측이 과대평가되어 실제로는 압력손실이 작게 걸려 송풍량이 예상보다 많이 나오는 경우이다 D는 너무 큰 송풍기를 선정하고 시스템 압력손실도 과대평가된 경우이다.이상의 설명에서 알 수 있듯이 산업환기 시스템에서 원하는 송풍량을 얻기 위해서는 일반적인 설계결과로 얻을 수 있는 압력소실 예측도 정확해야 되지만 송풍기 선정도 정확해야 함을 알 수 있다. 또한, “짜리 송풍기를 사용하기 때문에이 나와야 정상이다.” 라는 이야기도 틀렸다는 것을 쉽게 알 수 있다. 다시 말하면,송풍기는 시스템의 압력손실이가 걸려 있을 때에만이 나온다는 말이다. 만약 흡착탑이 페인트 분진으로 막혀보다 많은가 걸려 있는 경우에는 송풍량이보다 적게 나올 수 있다.시스템을 설치한 초기에 의 A와 같이 원하는 송풍량이 나왔다고 할지라도, 시스템 내에 분진이 퇴적되고 전처리 필터의 압력손실이 증가하여 전체 시다.

공학/기술| 2009.06.01| 11페이지| 1,500원| 조회(383)

성균관대, 열유체, 예비레포트, 송풍기 실험

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기체역학 연구실의 양?학력 실험 예비 레포트0. 비행기 주위에 발생하는 힘비행기가 비행 중에 있을 때 비행기에 작용하는 힘은 다음과 같이 크게 4가지로 나룰 수 있다.? 추력 : 엔진에 의해 앞으로 나가는 힘. 즉 비행기의 속도를 내는 추진력. 이는 연료의 분사에 의한 작용-반작용의 원리에 의해 얻어짐.? 항력 : 비행기가 앞으로 나갈 때 비행기의 자체 모양이나 동체나 날개 및 그 부착물 등에 의해 앞으로 나가는 것을 방해하는 힘. 이는 공기에 의한 저항력 때문에 생김.? 중력 : 비행기가 날고 있을 때 비행기의 자중에 의해 지구 중심 방향으로 작용하는 힘. 이는 지구와의 만류인력으로 인해 생김.? 양력 : 중력을 상쇄시키며 비행기를 공중에 뜨게 하는 힘.이 4가지 힘들이 날개 단면(airfoil)에 작용한다고 생각했을 때 아래의 그림과 같이 표시된다.2.비행기 날개에 작용하는 힘비행기가 전진할 때 날개가 받는 공기 역학적 합력은 바람에(또는 비행기가 가는 방향에) 수평으로 작용하는 힘과 바람에 수직으로 작용하는 힘으로 나눌 수 있다.? 바람과 수평으로 작용하는 힘 ⇒ 항력바람과 수직으로 작용하는 힘 ⇒ 양력양력은 공기 역학적 합력의 분력뿐만 아니라 날개 윗면과 아랫면의 압력 차이에 의해서도 생긴다. ⇒ 베르누이의 법칙? 베루누이의 법칙 (정상 무마챃 비압축성 유동)베르누이의 법칙에 의해인 경우에속도가 감소하면, 압력은 증가한다. 반대로 속도가 증가하면, 압력은 감소한다.(벤츄리 관에서 단면적이 작은 유로를 통과할 때 속도는 증가하고 정압력은 감소한다)? 날개 윗면의 공기가 더 빠르게 흐른다공기는 끊기는 구역, 즉 진공 상태의 구역을 만들지 않으려는 성질을 가지고 있다. 비행기에서 보자면 날개 앞에서 위아래로 갈라진 공기가 날개 뒤에 동시에 도착해야 흐름이 끊어지지 않는다. 그런데 윗면의 공기는 곡선모양의 굽은 표면을 따라 가야 하기 때문에 결과적으로 더 긴 경로를 통과한다. 따라서 날개 아랫면을 따라 흐른 공기와 동시에 도착하기 위해서는 속도를 높이는 수밖에 없는 것이다. ( 더 긴 경로를 똑같은 시간에 도달해야한다! )?날개 윗면을 흐르는 공기 = 속도가 빠르다 = 저압이다?날개 아랫면을 흐르는 공기 = 속도가 느리다 = 고압이다⇒ 공기는 고압에서 저압으로 힘이 작용한다.그러므로 날개 아랫면에서 윗면 쪽으로 떠받히는 힘이 발생한다.이렇게 압력차에 의해 끌어올리는 힘은 공기역학적 합력의 분력에 의해 위로 밀어올리는 힘보다 4배 내지 5배 더 크게 작용한다고 한다.? 받음각이 커질수록 양력은 증가한다.받음각이 커질수록 날개가 받는 공기역학적 합력의 수직분력 즉. 양력이 되는 힘이 증가하기 때문이다. 그러나 무한히 받음각의 크기와 양력의 크기는 비례할까? 당연히 아니다. 받음각이 어느 정도 크게 되면 공기가 진공상태를 만들지 않으려는 성질에 의해 유지되었던 층류상태가 급격히 난류상태로 바뀐다. 일단 난류가 형성되면 더 이상 받음각의 크기와 양력은 비례하지 않는다. 오히려 항력이 급격히 커져 비행기가 위험해 질 수 있다. 이를 높은 받음각 박리에 의한 실속(Stall)이라 한다. 실속이 일어나기 전까지의 양력계수가 최대양력계수가 된다.1. 양력의 수식적 표현양력방정식은혹은 재기술 하여이다.? 양력계수은 “양력 압력과 동압 사이의 비” 이다. 이것은 양력을 만들어내는 에어포일의 효율성의 척도이다.2. 항력의 수식적 표현항력방정식은혹은 재기술 하여이다.? 항력계수는 “항력 압력과 동압 사이의 비” 이다. 전체 항력에 영향을 미치는 영향 가운데 가장 큰 것은 날개의 평면적에 의한 항력이다.3. 양력과 항력이 실생활에 쓰이는 예? 투수가 던지는 야구공투수가 공을 던질 때 공에 회전이 가해지는데 이때 공이 회전하고 그 주위를 공기가 지나간다. 그러면 공기의 흐름방향과 같은 방향인 곳은 속도가 빠를 것이고 또 반대방향인 곳은 그 만큼 속도가 작을 것이다. 그러므로 이러한 윗면과 아랫면의 속도에 차이로 압력차이가 발생하고 더 나아가서 힘이 발생하게 되고, 이 힘이 공을 변화하게 만들게 된다. 이것을 마그너스(Magnus) 효과라고 한다. 그리고 이런 공의 회전의 방향을 바꾸어 주게 되면 공의 변화하는 방향을 바꿀 수 있는 것이다. 실제로 이러한 마그너스 효과를 공에 적용하게 된다면 공은 떠오르게 될 것이다. 그러나 대부분의 경우가 양력이 공의 무게를 이기지 못하므로 이런 경우를 보기 힘든 것이다. 만약 충분한 회전과 빠른 속도가 있다면 가능 할 수 있을 것이다.경주용 자동차의 스포일러경주용 자동차의 앞뒤에 달린 스포일러를 측면에서 자세히 살펴보면 에어포일 단면을 뒤집어 놓은 것 같은 모양일 것이다. 이것은 자동차가 빠르게 달리다보면 공기의 저항 뿐 아니라 양력이 발생하여 자꾸만 뜨려고 하는 현상이 발생하게 되는데 특히 경주용 자동차 같은 경우는 빠르게 달리기 위하여 공기의 저항을 최소화하는 유선형 몸체를 사용하고 또 차체도 가볍고 튼튼한 것으로 사용하기 때문에 그러한 영향이 크게 된다. 그러면 자동차 성능에도 많은 영향을 미치게 되므로 이러한 장치를 사용한다. 스포일러를 사용하게 되면 날개에서 양력이 발생되는 원리와 같이 그와 같은 힘이 방향이 반대방향인 즉 땅 쪽으로 발생하게 된다. 그렇게 함으로서 자동차는 땅에 잘 접촉하여 더 빨리 달리 수 있게 되고, 그 만큼 자기의 성능을 발휘할 수 있게 된다.

공학/기술| 2009.06.01| 4페이지| 1,500원| 조회(391)

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