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[실험리포트] 대류실험 평가A좋아요

4.실험 방법■ 평판 열 교환기 실험- 평판 열 교환기를 관에 장착한다.-주위공기온도 ({T}_{a})를 기록한다.-Heater power control을 70∼80 watt사이로 조정한다.-가열표면온도가 80℃까지 상승하도록 기다린다.-80℃가 되면 Heater power control을 20watts로 조정하고 정상상태가될 때까지 기다린다.-풍속계를 이용하여 풍속이 1.0m/s가 되도록 Fan speed conrtol을미세조정하고 정상상태가 될 때까지 기다린다.-가열 표면 온도 ({T}_{h})를 기록한다.-풍속을 2.0m/s로 변화시키고서 앞의 실험을 반복한다.■Fin 이 있는 열 교환기 실험- 뒤쪽 평판으로부터 fin이 있는 열 교환기의 3개 출입구멍까지의 거리를측정한다.- fin이 있는 열 교환기를 관에 장착한다.- 주위공기온도 ({T}_{a})를 기록한다.- Heater power control을 70∼80watts 사이로 올린 후 45℃까지상승하도록 기다린다.- 45℃까지 온도가 상승하면 20watts로 조정하고 정상상태가 될 때까지기다린다.- 가열 표면 온도({T}_{h})를 기록한다.- 뒤쪽 평판으로부터 가장 가까운 구멍을 통해 반도체 소자 탐사침을 관에삽입하고 탐사침의 끝이 fin과 충분히 접촉하도록 하여 fin 온도 ({T}_{1})를측정, 기록한다.- 남아있는 2개의 구멍을 통해서 같은 방법으로 fin온도 ({T}_{2},{T}_{3})를측정, 기록한다.- 풍속계를 이용하여 풍속이 1.0m/s가 되도록 Fan speed control을 미세조정하고 정상상태가 될 때까지 기다린 후 앞의 실험을 반복한다.- 풍속을 2.0m/s로 변화시킨 후 실험을 다시 반복한다.5.실험결과Air velocity [m/s]가열 표면 온도 ({T}_{h}) [℃]fin 열 교환기 [ ℃ ]{T}_{a}평판{T}_{a}fin{T}_{a}{T}_{1}{T}_{2}{T}_{3}024.146.424.844.838.836.41.024.180.832.322.827.224.624.22.024.274.730.322.825.424.223.8X_1 =0.9cmY_1 =0.45cmX_2 =0.35cmY_2 =0.32cmX_3 =0.61cmY_3 =0.18cm제 원. 평판 면적 :0.1 times 0.11 = 0.011 m^2. fin 열교환기A_b = 0.1 times 0.11 - 0.1 times 0.005 times 9 = 0.0065 m^2A_f = 0.067 times 0.1 times 9 times 2 = 0.1206 m^2A = A_b + A_f = 0.1271 m^2. duct 단면적 (A_c)= 12 times 7 (cm^2 ). hydraulic diameter(D_H)= 4A_c / P{ } ->{ } Re계산에 이용할 것1. 평판과 Fin에서의 자연대류와 강제대류에서의 Re, h, Nu수를 구하여을 구하여라.자연대류에서는 특성길이delta= 0.1로 생각 하였고(평판 and Fin),Vertical Plate 표7-1 from Heat Transfer A Practical Approach(YUNS A. CENGEL)번역판강제대류에서는 특성길이delta= DH = 4A / P 개념을 사용하여평판에서는 DH = 4Ac / P (Ac: Duct의 단면적, P: Duct의 둘레)핀(Fin)에서는 DH = 4A2 / P(A2: Duct의 단면적 - 핀의 수직방향단면적,P: 핀의 수직방향둘레길이 + Duct둘레길이-Duct가로길이)p285 of HEAT TRANSFER Seven Edition(J. P. Holman)번역판평판에서 자연 및 강제 대류(자연 대류)평판(u = 0 m/s)◎외부의 강제적인 힘(팬)의 영향을 받지 않는 자연대류에서는 다음의 식과 같이Nu수는 Gr, Pr수의 함수이다.Nu = f(Gr, Pr)단일종류의 유체(공기)이므로nu, k, Pr수를 막온도 Tf를 이용하여 표A-5(HEATTRANSFER Seven Edition(J. P. Holman)번역판)에서 찾아 보간법을 이용하여구했다.*체적팽창계수beta= 1 / Tf = 1/326.1 =3.067×10-3 K-1*특성길이delta= 0.1m자연대류이고 Ra(Rayleigh No.)가 104~1013인 경우Vertical Plate from 표7-1(YUNS A. CENGEL 번역판)*Gr NumberGr={gβ(T_w -T_ ) delta ^3} over {ν^2}={9.8m/{s}^{2} TIMES 3.067 TIMES { 10}^{-3 } { K}^{-1 } TIMES (92.7-29.3)K TIMES 0.1^3 {m }^{3 } } over {(18.34 TIMES {10 }^{-6 } { m}^{2 }/s) }^2= 5.814×106*Ra(Rayleigh Number) = Gr ˙ Pr= 5.814×106 × 0.7023= 4.08×106*q = hA(Ts - T )에서 q = 20Wh ={ 20W} over {0.011{m }^{2 } (89.1 - 24.1) DEGC }= 27.97 W/m2℃*Nu = hdelta/ k ={ 27.97 W/{m }^{2 } DEG C {}TIMES 0.1m } over {0.02822 W/m DEG C }= 99.11*N u = C_1.(Gr.P r)^m= C_2.Gr^m99.11 = C1(4.08 × 106)mAssumption)1. Gr = constant (가열표면 온도를 일정하게 유지)2. 104< Gr ˙ Pr

공학/기술| 2002.04.24| 19페이지| 1,000원| 조회(826)

실험, 실험리포트, 대류, 대류실험

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[실험리포트]정적 및 동적평형실험

■ 회전체의 정적,동적평형실험1.실험목적회전체가 평형이 이루어져 있지 않으면 회전할 때에 불평형력에 의해서진동이 발생한다. 이 진동은 기계 또는 구조의 수명 단축 및 사고발생의원인이 되므로 회전체에서 평형을 이루는 것은 매우 중요하다.본 실험에서는 회전체의 정적 및 동적 평형상태를 조사하여 불평형량과위치를 구하여 이들을 조정하여 평형상태를 얻어 본다.2. 이론두께가 얇은 회전판의 경우 회전판의 회전중심이 질량중심과 일치하지 않으면 회전할 때에 편심에 의한 관성력이 반경방향으로 작용하여 진동을 발생시킨다. 이러한 진동 원인을 제거하기 위하여 회전중심을 질량중심에 일치시켜야 한다. 먼저 아래의 그림을 고려한다.아래의 그림은 얇은 회전판에 여러개의 질량이 위치하여 불균형을 초래하고 있다. 회전시 이 질량들에 의한 모멘트가 모두 0가 되면 진동이 발생하지 않는다.각 질량에 의한 모멘트의 크기를 다음과 같다고 한다.{M}_{i}=mg CDOT {R}_{i} CDOT cos{theta}_{i}그리고 여기에 질량{m}_{e}를 첨가하여 정적평형을 얻으려고 하면SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}cos{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e} cos{theta}_{e} =0--------- ①SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}sin{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e} sin{theta}_{e} =0--------- ②이 만족되어야 한다. 윗식에서 중력의 영향은 다 같으므로 소거되었다.이제는 동적 평형을 고려한다.회전판이 각속도 ω로 회전할 때 동적 평형을 이루려면 불평형질량에 의한관성력{m}_{i}{R}_{i}{ omega }^{2}이 첨가되 질량{m}_{e}에 의한 관성력{m}_{e}{R}_{e}{ omega }^{2}은다음의 평형식을 만족시켜야 한다.SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}{ omega }^{2}cos{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{omega}^{2} cos{theta}_{e} =0SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}{omega}^{2}sin{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{omega}^{2} sin{theta}_{e} =0① , ② 식이 만족되면 위의 두 식도 만족한다. 이는 얇은 회전판의 경우에는 정적 평형조건과 동적 평형조건이 일치함을 의미한다.하지만 아래그림과 같은 회전체의 경우에는 첨가되는 질량을 조정하여정적 평형을 구할 수 있지만 그 상태로 회전을 시켜면 심한 진동이 생긴다.이를 동적 불평형이라고 하고 이는 이들 질량들이 관성력으로 축에 모멘트를 발생시키기 때문이다.관성력에 의한 모멘트가 축에 발생하지 않으려면 다음의 식이 만족되어야 함을 알고 있다.SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}{ omega }^{2}{a}_{i}cos{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{omega}^{2}{a}_{e} cos{theta}_{e} =0SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}{omega}^{2}{a}_{i}sin{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{omega}^{2}{a}_{e} sin{theta}_{e} =0위의 두식에서 각속도의 제곱은 모두 같으니까 소거되고 나면 다음과 같다.SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}}{a}_{i}cos{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{a}_{e} cos{theta}_{e} =0SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}{a}_{i}sin{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{a}_{e} sin{theta}_{e} =0위의 두식이 만족하도록 질량{m}_{e}의 축방향 위치{a}_{e}를 결정하여야 한다.위에서 언급한 모든 식을 만족하는 값이 정적평형 및 동적평형을 이루는 값이다.3. 실험방법▶편심블록의 불평형량 측정실험⑴ 먼저 평형실험장치에서 스프링⑥을 제거하고 사각프레임 ②를프레임 ①에 고정한다.⑵ 받침대 나사 ⑫를 조정하여 고정된 사각프레임이 수평이 되도록 한다.⑶ 분할판에서 고무벨트를 제거한다.⑷ 불평형량을 측정하려는 편심블록은 회전축 ③에 고정한다.⑸ 컵을 맨 줄을 분할판에 다음에 나오는 같이 한 번 감아 건다.⑹ 편심블록이 90。회전하여 수평이 될 때까지 컵 B에 강구를 증가시킨다. 이 때의 강구수를 기록한다.편심량의 불평형량은 다음과 같이 표시된다.{m}_{i}{R}_{i}={n}_{i}{R}_{p}{m}_{s}(n은 강구수 R은 활차의 반경이다.)위와 같은 방법으로 4개의 편심블록의 불평형량{m}_{i}{R}_{i}를 강구수로측정한다.▶정적 평형 실험방법⑴ 위에서 측정한 불평형량을 사용한다.⑵ 앞서 구한 각 편심블럭들에 해당하는 강구수로 도식 해법을 이용해편심블럭간의 각도를 구한다.⑶ 구한 각도에 맞게 편심블럭을 축에 고정시킨다.⑷ 평형상태가 되는지 확인한다. 회전운동이 순조롭고 어느 각도에서도정지하면 평형이 이루어진 것이다.▶동적 평형 실험방법- 먼저 행한 정적 평형 실험에서 평형상태를 이루었다고 하더라도회전을 가하면 진동이 생긴다. 이는 앞에서도 언급했듯이 편심되어 있는질량들에 의해 축에 관성력에 의한 모멘트가 생기기 때문이다.이 동적 평행 실험은 이때 생기는 진동을 없애는 실험이다.⑴ 먼저 회전을 시키면 진동이 생기는지 확인한다.⑵ 각 편심블럭간의 거리를 구한다.블록간의 거리는 다음의 식을 이용하여 구한다.SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}}{a}_{i}cos{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{a}_{e} cos{theta}_{e} =0SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}{a}_{i}sin{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e}{a}_{e} sin{theta}_{e} =0강구수를 불평형량에 대체해서 대입하고 고전적인 시행착오법을이용해서 블록간의거리를 측정한다.4.실험결과▶편심블록의 불평형량 측정편심블럭번호1234강구 수 (n)209200189167▶정적 평형 실험의 결과θ1θ2θ3θ4각 위 치( °)090190262.5▶동적 평형실험의 결과a1a2a3a4축 방향 위치 (mm)3514018.6165.65. 도식해법▶강구의 수를 길이로 대체한다. 한점에서 먼저 n1만큼을 우측으로 작도한다. n1의 각도는 0°로 한다.그리고 n2를 길이만큼 90°로 그어올린다.θ1,2를 계산의 편의를 위해서 0°,90°로 주었다.그리고 각각의 끝점에서 n4, n3만큼의 길이로 원을 작도하고 만나는점을 잡아 연결한다.(아래의 그림 참고)190°theta4262.5。90。그리하여 θ3,θ4는 각각 190°, 262.5°를 구했다.6.실험결과의 정리⑴ 편심블록의 불평형량과 주어진 불평형상태에 대하여 얻어진 평형상태를기술하라.▷블럭1블럭2블럭3블럭4강구수 (n)209200189167편심블럭의 불평형량은 질량과 회전축중심까지의 거리의 곱으로정의된다.이번 실험에서는 불평형량을 측정하기위해 강구를 사용하였다.각 블록마다의 불평형량을 강구수로 대체해서 측정하고 주어진 평형식에서 불평형량 대신에 강구수를 넣어서 정적평형과 동적평형을 이루는데 필요한 블록간 거리와 각위치를 구하였다.이렇게 구해진 값들을 사용하여 정적평형상태를 이루었을 때 편심블럭들은 어떠한 위치에 놓여도 회전하지 않고 그 상태 그대로 정지하였다.하지만 이렇게하여 정적평형은 이루어졌지만 이 블록들을 회전시켜보니심한진동을 일으키며 동적평형은 이루어지지 않았음을 확인하였다.다시, 블록간 거리를 조정하여 동적평형을 만족시키고 회전을 시켰을 때에는 그전과는 비교할수 없을 정도로 흔들림이 적어졌다.회전하는 블록구조물위에 연필을 올려놓아도 연필이 떨어지지 않고그대로 있었다. 그리하여 동적평형도 만족하였음을 확인하였다.⑵ 동적 평형과 정적 평형의 차이를 기술하라.▷어떤 System에 작용하는 모든 힘들이 균형을 이룬다면 물체 또는 물체그룹은 평형상태에 있다. 즉 뉴턴의 법칙 F=m·a에서가속도가 존재하지않음을 보여준다. 이는 운동이 없는 상태 즉 모든 속도가 0임을 의미하며 이러한 System은 정적평형상태에 있다고 말한다.정적 평형을 이루기 위해서는 각각의 불평형질량들이 이루는 모멘트들이 아래의 식을 만족해야 한다.SUM from {i }={m}_{i} {R}_{i}cos{theta}_{i} +{m}_{e} {R}_{e} cos{theta}_{e} =0▷동적평형은 정적평형을 이룬 상태에서도 질량들의 관성력이 축에모멘트를 일으키기 때문에 일어난다. 다시 말하면 회전판의 경우 회전판의 회전중심이 질량중심과 일치하지 않기 때문에 회전시에 편심에의한 관성력이 반경방향으로 작용하기 때문에 진동이 일어난다.6.고찰▶본 실험은 편심된 블록들을 사용해서 이들을 축을 중심으로 고정시켰을 때의 정적평형 및 동적평형을 확인하는 실험이었다.실험의 첫 번째 단계는 각 블록들의 불평형량을 측정하는 것이었다.각각의 블록들을 따로 축에 고정시키고 이 블록들이 90°만큼 회전하는 순간에 사용된 강구수를 측정하였다. 이 강구수를 각 블록들의 불평형량과 대체하여 사용하였다. 강구수를 측정하는 과정에서 정확한 강구수를 측정했는지 의심이 든다. 블록이 90°만큼 회전했는지 아닌지를 알수 있는 측정장치등의 구비되어 있지 않고 눈짐작으로 적당히 90°정도로 되었을 때의 강구수를 측정하였기에 정확한 불평형량을 측정했다고는 말하지 못할 것이다.

공학/기술| 2002.04.16| 11페이지| 1,000원| 조회(1,614)

실험, 응용, 정적, 동적

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[실험리포트]임계속력측정 평가A좋아요

■ 임계속력 조사1. 목적축의 고유진동수와 축의 회전수가 같을 때를 임계속력이라 하고 축의 회전수가임계속도에 도달하면 회전자에 큰 굽힘변위가 발생하고 베어링등의 손상을초래할 수도 있다. 본 실험에서는 질량이 달려 있는 축의 임계속력을 구한다.2. 이론▶1개의 매스디스크가 설치된 경우다음처럼 중앙에 질량 m을 가지고 두 개의 베어링에 의해 지지된 축을 고려한다.회전자는 불평형 질량으로 인하여 정상상태 가진을 받는다고 가정한다.이 회전자에 작용하는 힘은 질량 중심의 가속도에 의해 발생하는 관성력, 축의 탄성에 의한 스프링 힘, 내부와 외부의 감쇠력이 된다.관성력 :{F}_{i}=mr″=m[ (x″-e CDOT { omega }^{2}cos omegat){e}_{x}+(y″-E CDOT sin omegat){e}_{y}]탄성력 :{F}_{e}=-k(x{e}_{x}+y{e}_{y})( k는 축의 강성이다.)내부감쇠력 :{F}_{di}= -{C}_{i}[ (x′+omegay)+(y′-omegax){e}_{y}]({C}_{i}는 내부감쇠계수이다.)외부감쇠력 :{F}_{de}=-{C}_{e}(x′{e}_{x}+y′{e}_{y})({C}_{e}는 외부 감쇠계수이다.)위에서 구한 관계되는 힘들을 처음식에 대입하면 다음의 식을 얻을 수 있다.mx″+ ({C}_{i}+{C}_{e})x′+kx+{C}_{i}omegay=m{omega}^{2}cosomegatmy″+ ({C}_{i}+{C}_{e})y′+kx-{C}_{i}omegax=m{omega}^{2}sinomegat위의 두식은 다음과 같이 하나의 식으로 정의 된다.mw″+ ({C}_{i}+{C}_{e})w′+kw-i omega {C}_{i}w=m{omega}^{2}e{e}^{i omega t}( BECAUSE w=x+iy)임계속도는 축회전수가 축의 고유 진동수와 같을 때 발생하는 것으로 알려져 있다.회전체계의 비감쇠 고유진동수는{C}_{i}={C}_{e}=0로 하고 등호의 오른쪽 항을 0으로 놓아서만든 동차 방정식을 풀어서 구할 수 있다.따라서 비감쇠계의 고유진동수(임계속도)는 다음과 같다.{omega}_{n}= SQRT { { k} over {m } }위의 식을 사용하여 임계속력을 다음과 같이 계산한다.{n}_{crit}={60} over {2pi}{omega}_{0}={30} over {pi} SQRT {{k} over {m} }k={48EI} over {{L}^{3}}E=210000N/{mm}^{2}I={{pi {d}^{4}}} over {64}3. 실험방법▶본 실험에서는임계속도 실험장치를 사용하여 행한다.특히 이번 실험에서는 하나의 매스디스크가 설치된 경우에만 행하였다.임계속도 실험장치는 회전자, 축 ,모터, 스위치 박스로 구성되어 있고⑴ 본 실험에서는 중심이 맞추어진 매스디스크와 균형잡힌 로터를사용한다.⑵ 안전장치가 제대로 되어있는지 확인한다.(Safety 베어링, 안전막,안전차단기)⑶ 모터의 속력을 서서히 증가시킨다.⑷ 속력이 증가할수록 진동이 커지는 것을 확인할수 있다.⑸ 매스디스크가 안전베어링에 거의 다달하는 지점에서 속력을 줄이고그 때의 속력을 기록한다.⑹ 다시 속력을 심한 소음을 내었던 지점보다 훨씬 높이 증가시킨다.⑺ 이제 그 지점에서 서서히 속력을 내리면서 소음을 내면서 안전베어링에매스디스크가 거의 다달하는 지점을 확인하고 작동을 멈춘다.⑻ 이런 과정을 3회 반복한다.※ 실험중에 결과에 영향을 줄수 있는 요인들을 확인하고 미리 제거한다.4. 실험결과▶하나의 매스디스트가 설치된 경우 측정값m=1000g, L=420mm, d=6mmnu 보다 낮은 속력(rpm)nu 보다 높은 속력(rpm)185*************55883평균852.7880.7측정한 임계속력866.7▶임계속력이론에서 기술한 식들을 이용해 임계속력을 구한다.I={{pi {d}^{4}}} over {64}{{pi {(6mm)}^{4}}} over {64}=63.6{mm}^{4}k={48EI} over {{L}^{3}}={48CDOT(210000N/{mm}^{2})CDOT(63.6{mm}^{4})} over {{(420mm)}^{3}}= 8.65N/mmTHEREFORE {n}_{crit}={30} over {pi} SQRT {{k} over {m} }= {30} over {pi} SQRT {{8650N/m} over {1kg} }=888.1rpm베어링 사이 거리(mm)k(N/m){omega}_{0}(1/s)임계속력(rpm)420865093.03888.1베어링 사이거리(mm)nu보다 낮은 속력nu보다 높은 속력임계속력(rpm)계산된 임계속력(rpm)420852.7880.7866.7888.15.고찰▶이론치와 측정치의 차이이번 임계속력조사실험은 타 실험과 비교해서 비교적 간단하면서 실험자에 의한 오차가 비교적 적은 실험이었다고 여겨진다.그럼에도 불구하고 계산된 임계속력과 실제 우리가 측정한 실험치가 차이가있는 것을 확인할수 있다.여기서 임계속력이란 진동에 있어 공진과 같은 의미로 받아들일수가 있다.축의 회전수가 축의 고유진동수와 같아 지면 진폭이 무한대로 가면서큰 굽힘변위가 발생하며 구조물에 파괴, 손상을 입힐수 있다.임계속력은 진동과 매우 밀접한 관계가 있고, 이번에 확인한 이론값과 실험치의 차이를 이런 관점에서 설명할수 있겠다.먼저, 이런 결과의 차이를 일으키는 가장 큰 원인은 이론값을 계산하면서선정한 질량에 있다고 생각한다. 임계속도 실험장치의 구조에 진동이 가해지므로 질량을 선정할 때 회전축의 질량도 고려해야함에도 불구하고 여기서는 하나의 매스디스크의 질량 (1000g)만을 선정하여 계산하였다.그러므로 이론값에서 조금 낮은 값이 더 정확한 계산치라고 하겠다.그리고 실험장치에서 다른 구조물로의 진동의 전달을 고려해야 하겠다.실험장치가 놓여있는 구조물(책상)등을 통해서 진동이 어느 정도 흡수되고또 실험자들이 그 구조물을 손등을 사용해 누르고 있었다면 그것 역시 결과에 어느 정도 영향을 미치는 요인이라고 하겠다.

공학/기술| 2002.04.16| 7페이지| 1,000원| 조회(592)

실험, 응용, 임계속력

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[실험리포트]경도실험

Ⅳ. 경도시험A. 실험 결과 기록표1. 브리넬 경도시험재료강(Steel)황동(Brass)자국의 지름14.1 ㎜3.9 ㎜24.2 ㎜3.9 ㎜34.1 ㎜4.0 ㎜44.0 ㎜3.8 ㎜54.1 ㎜3.8 ㎜평균4.1 ㎜3.88 ㎜강(Steel) : 3000㎏, 황동(Brass) : 1000㎏, 볼직경 : 10㎜2. 로크웰 경도시험재료강(Steel)황동(Brass)경도치196.554.5297.055.0397.054.5495.254.8598.053.8평균96.7454.52B스케일, 100㎏을 사용B. 시험결과의 정리1. 측정한 경도치와 다른 경도치에서 환산한 경도치, 규정 경도치를 비교한다.(1)측정한 경도치①브리넬 경도치강(Steel) :H_B = P OVER { piD OVER 2 ( D - SQRT { D^2 - d^2 } ) }= rm { 3000 kg } over { {pi times 10mm } over 2 { ( 10mm - SQRT { (10mm)^2 - (4.1mm)^2 } ) } } = 217.2 ~kg / mm^2황동(Brass) :H_B = P OVER { piD OVER 2 ( D - SQRT { D^2 - d^2 } ) }= rm { 1000 kg } over { {pi times 10mm } over 2 { ( 10mm - SQRT { (10mm)^2 - (3.88mm)^2 } ) } } = 81.3 ~kg / mm^2②로크웰 경도치 (B스케일)강(Steel) : 96.74황동(Brass) : 54.52(2)다른 경도치에서 환산한 경도치로크웰 B스케일에 대해H_R B = 130 - 9000 OVER H_B→H_R B = 134 - 6700 OVER H_B +- 7①강(Steel) :H_R B = 134 - 6700 OVER 217.2 +- 7 = rm 110.2 ~or~96.15②황동(Brass) :H_R B = 134 - 6700 OVER 81.3 +- 7 = rm 58.6 ~or~44.62. 열처리 조건에 따른 경도치의 변화를 고찰하라.열처리 중에 담금질을 하면 일반적으로 강은 경도가 높아지나 그에 비해서 상대적으로 취성의 성질을 가짐으로 충격에 대한 저항은 작아진다.충격에 대한 저항을 놓이기 위해 뜨임을 하여 인성을 높여준다.3. 경도치에서 추정한 인장강도와 인장시험에서 구한 인장강도를 비교하라.(1)경도치에서 추정한 값①강{σ}_{B}=0.36{H}_{B}=0.36times217.2=rm 56.5kgf/{mm}^{2}②황동{σ}_{B}=0.55{H}_{B}=0.55times81.3=RM 44.7kgf/{mm}^{2}(2)인장시험에서의 인장강도①강최대하중 - 3540kgf 단면적 -rm 50.27{mm}^{2}{σ}_{u}=rm {P_max } over{A}= {3540kgf}over{50.27{mm}^{2}}=70.42kgf/{mm}^2②황동최대하중 - 2532kgf 단면적 -rm 50.27{mm}^{2}{σ}_{u}=rm {P_max } over{A}= {2532kgf}over{50.27{mm}^{2}}=50.37kgf/{mm}^2※황동은 거의 비슷하나, 강은 큰 차이가 나타난다.C. 고찰 및 결론경도는 일반적으로 압입으로 인해 생기는 영구변형에 대한 재료의 저항성으로 정의한다.이번 실험을 통해 여러 가지의 경도 시험 중 브리넬과 로크웰 경도 시험으로 강과 황동의 경도를 측정하였고, 경도와 응력의 변환식으로 경도값과 인장응력 값을 비교도 하였다.브리넬 경도 시험은 압입자에 의한 압입자국의 직경을 측정하여 경도값을 계산한는데, 측정자의 눈금을 제대로 보지 못해서 압입자국의 지름을 측정하는데 많은 어려움이 있었다.

공학/기술| 2002.04.16| 3페이지| 1,000원| 조회(727)

인장강도, 로크웰, 경도치, 브리넬

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[실험리포트]냉동기 성능계수의 측정

냉동기 성능계수의 측정1. 실험목적공업열역학을 배우는 자강 중요한 목적의 하나는 열역학 사이클(thermodynamic cycle)을 이용해하는 데 있다. 열역학 사이클에는 고온의 열에너지로 동력을 얻기 위한 동역사이클과, 일을 가하여 저온체로부터 고온체로 열을 이동시키기 위한 냉동사이클이 있다. 이 두 사이클은 작동순서가 서로 반대라는 점을 제외하고는 그 원리가 동일하다.본 실험에서는 보다 이해하기 쉬운 냉동사이클을 중심으로 사이클에 대한 이해를 깊게 하고자 한다.2. 이 론(1)냉동원리액체가 증발할 때 그 주위로부터 열을 흡수하는 원리를 응용한 것이 냉동의 기본개념이다. 냉동기에는 흡수식과 증기압축식의 두 종류가 있는데 본 실험에서는 그 중 흔히 사용되는 증기압축식 냉동기에 대해서만 다루기로 한다. 그림 6·8은 증기압축형 냉동기의 개략도이다.증발기에서는 액체 냉매가 증발하면서 그 주위로부터 열을 흡수한다. 증발기를 통과한 저압의 냉매 증기는 압축기로 들어가고, 여기서 압력과 온도가 상승되어 과열증기로 된다. 이 과열증기는 응축기에서 열을 방출하여 고압의 포화액이 되고, 팽창밸브를 통과하면서 증발기 압력으로 떨어진다. 증발기에서 저압의 액체 냉매가 다시 증발하면서 위의 사이클을 반복한다. 따라서 냉동은 외부에서 일을 공급받아 저온에서 열을 흡수하여 고온부에서 열을 방출하는 열펌프라고 생각할 수 있다.냉동기에서 냉동능력을 표시하는 단위로는 냉동톤을 사용하며, 1냉동톤은 0℃의 물 1ton(2000 lbs)의 물 1ton(2000 lbs)을 24시간 동안에 0℃의 얼음으로 만드는 능력을 말한다.1 냉동통 = 12000 Btu/hr = 200But/min = 3.156kW(2)증기 냉동사이클증기 냉동 사이클의 T-s 선도와 P-h선도를 그림 6·8-(b), (c)에서 각각 보이고 있으며 그림의 점선 (1' 2' 3' 4')은 이론냉동사이클을, 실선(1 2 3 4)은 실제 냉동 사이클을 나타낸다.(가)증발기 : 증발기 내에서는 팽창밸브로부터 들어오는 정압의 액체 는 기준이 된다. 단위질량당 이상적인 압축일 Wi는WI = h2" - h1이며, 실제 압축에서의 단위질량당 압축일 Wr는Wr = h2 - h1이다. 이 차이는 압축기의 비가역성 때문이며, 압축기의 등엔트로피효율 ηisen은ηisen =eta _isen ={W_i}over{W_r}={{h_2''}-{h_1}}over{{h_2}-{h_1}}으로 정의된다.(다)응축기 : 응축기에서는 압축기를 통과한 과열증기의 열을 제거하여 포화액체 또는 과냉액체로 변화시킨다. 냉매 단위질량당 제거되는 열량QH는 QH = QL + Wr 이다. 즉, 응축기에서 제거되는 열량은 증발기에서 흡수되는 열량과 압축기의 일을 합한 것과 같다.(라)팽창밸브 : 팽창밸브는 냉매의 유량을 조절하며, 냉매의 압력을 응축기 상태로부터 증발기 상태로 변화시킨다. 이러한 단열팽창은 교축과정이므로 팽창밸브에서의 식은 다음과 같이 가정할 수 있다.h3 = h4(마)성능계수 : 냉동사이클에서는 성능을 표시하는 지수로서 성능계수(coefficient of performance : COP)를 사용하며, 이는 소요일에 대한 냉동효과를 나타낸다. 즉,COP = {Q_L} over{W}={{h_1}-{h_4}} over {{h_2}-{h_1}}3. 실험 결과 기록표공동실험자:강승구, 구창훈, 김승훈, 손병희, 한영일압력[KN/㎡]온도EMPePcT1T2T3T4T5T6T7T8VIVI열교환기작동하지않을때111066025822.521-12-615.5257091157.221076700.5592322-13-51425.5708.91157.23110660-2572120-12-313.523718.91157.241096600592120-12.5-41524718.91157.25111660-1.558.52121-13-51525718.91157.2열교환기작동할때61106509642214-13.5-515.525708.81157.*************14-13.5-51524.8708.81157.*************14-13-4.815.524}over{W_s})0.7923. QH를 구하고, 쉘과 코일 형태인 응축 열교환기의 총체 열전달 계수 U를 구하라.열교환기작동하지 않을때작동할때QH164.339174.937U130.66128.554.COP를 구하라.열교환기작동하지 않을때작동할때COP4.584.995. 응축과정의 과냉과 증발과정의 과열을 위한 열교환기를 사용했을 때에 어떤 이점이 있나 토의하라.열교환기가 작동할면 증발기에서 나온 저온 저압의 열증기가 응축기에서 나온 과액체와 열교환기에서 만나서 응축기에서 나온 과냉 액체는 더욱더 과냉한 상태로 변화하고 증발기에서 나온 열증기는 더욱더과열된 상태로 변화함으로써 냉동기의 성능을 향상시킨다.4. 검토 및 토의이번 실험은 냉동기 성능 계수의 측정 실험으로서 두가지 실험을 하였다.즉, 열교환기가 작동하지 않는 경우와 작동하는 경우를 각각 다섯 번씩 실험하였지만, 결과 정리에서는 5번의 실험중에서 하나씩 결과를 정리하였다.결과에서 보는 것과 같이 먼저 열교환기를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 값이 차이가 나는 것을 알 수 있다.하지만, 실험치중 열교환기 작동시와 비작동시에 오차로 인한 값이 많이 나지 않는 경우를 예로들어서 인지 많은 차이를 보이지는 않았지만, 그래도 열교환기 작동시와 비작동시 (eta _{i~sen}=0.8179 , 0.8475)로 열교환기 작동시 효율이 증가함을 알 수 있다.또한, COP값이(4.58 , 4.99)로 성능계수값이 증가함을 알수 있다.열교환기를 작동시킴으로써 앞에서 언급한 것처럼 증발기에서 나온 저온 저압의 열증기와 응축기에서나온 고온 고압의 과액체가 열교환기에서 만나서 과냉 액체는 더욱 과냉한 상태로 변화하고 열증기는 더욱 과열된 상태로 변화함으로써 냉동기의 성능 계수가 증가한다.이번 실험에서 결과 계산에서 사용한 대표적 데이터값이 열교환기 작동시와 비작동시 성능차이가 적은 값을 선택하여 효율이 월등하게 나타나지는 않았다.각각의 온도 측정시 값이 조금씩 변동이 있어 값을 어림잡아 측정한것도 오차발생의 원인이 되리라 생x=1.2494∴h1=190.68◆ T2=58℃ P=Pc+101.3=761.3kPa=0.7613Mpa0.7MPa 0.7613Mpa 0.8MPa50℃ 214.745 214.416 213.29058℃ 220.13260℃ 221.854 221.561 220.55850℃일 때 60℃0.05:0.0113=1.455:x0.05:0.0113=1.2929:xx=0.3288x=0.2929∴ 58℃일 때10:8=7.145:xx=5.716∴ h2=220.132◆ T3=22.5에서hf20℃ 54.82825℃ 59.6535:2.5=4.825:xx=2.4125h3'=57.2405T4=21℃5:1=4.825:xx=0.965 ∴h3=55.793h3=h4(등엔탈피)◆ T6=-6℃P=Pe+101.3=211.3kPa=0.2113MPa0.2Mpa 0.2113MPa 0.25Mpa-10℃ 185.701 185.475 184.682-6℃0℃ 189.669 189.437 188.642-10℃에서0.05:0.0113=1.025:xx=0.231650℃에서0.05:0.0113=1.025:xx=0.23.165-6℃일 때10:6=3.962:xx=2.3772h6=h1'=187.8522)실험 6에서(열교환기가 작동할 때)◆ Pe=116+101=0.217Mpa T1=9℃0.2MPa 0.217MPa 0.25MPa0℃ 189.669 189.321 188.64410℃ 195.878 195.569 194.969h1=189.321+(9/10)9194.969-195.878)=195.569◆ T2=64℃ P=Pc+101=751kPa0.7MPa 60℃ h=221.8540.8MPa 60℃ h=220.558h=221.854+{(0.751-0.7)/(0.8-0.7)}(220.558-221.854)=221.1930.7MPa 70℃ h=228.9310.8MPa 70℃ h=227.766h=228.931+{(0.751-0.7)/(0.8-0.7)}(227.766-228.931)=228.337∴h=221.193+{(64-60)/(70-60)}(244h=189.321∴h1'=185.359+{(-5+10)/(10)}(189.321-185.359)=187.34열교환기h1h2h3'h3h4h1'없는경우190.68220.13257.24155.79355.739187.852있는경우194.944224.05156.75849.11449.114187.341.냉동부하를 구하라.R_L =Q_L times dot m_r =(h_1 -h_5 ) times dot m_r(1) 열교환기가 작동하지 않을 때RL=(190.68-55.793)×0.0045=0.607(2) 열교환기가 작동할 때RL=(194.944-49.114)×0.0044=0.6422.압축기의eta _isen과eta_mech (={W_{i n}}over{W_s})을 구하라.1)열교환기가 없는 경우◆ P=Pe+101.3=211.3kPa=0.2113MPa T1=2℃일 때0.2MPa 0.2113MPa 0.25MPa0℃ 0.7320 0.7279 0.713910℃ 0.7543 0.7503 0.73660℃일 때0.05:0.0113=0.0181:xx=0.0040910℃일 때0.05:0.0113=0.0177:x2℃ 일 때10:2=0.0224:xx=0.00448온도를 구하면 (50+x℃라 하면)0.70MPa0.7613Mpa0.80Mpa50℃0.73730.72960.724851.27℃0.732460℃0.75900.75160.746950 ℃에서0.0125:x=0.1:0.0613x=0.00766360℃에서0.0121:x=0.1:0.0613x=0.0074210:x= 0.022:0.0028x=1.273∴T2"=51.27◆ 엔탈피를 구하면0.70MPa0.7613MPa0.80MPa50℃214.745213.853213.29060℃221.854221.06220.55850℃ 일때0.1:0.0613=1.455:xx=0.89260℃ 일때0.1:0.0613=1.296:xx=0.79410:1.27=7.207:xx=0.9153 h2"=214.7682)열교환기가 작동할 때◆ Pe=0.217MPa T1=9℃0.2MPa.87℃

공학/기술| 2002.04.15| 12페이지| 1,000원| 조회(1,031)

열역학, 냉동기, 액체냉매

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