실험보고서 - 공기조화 성능 실험

목차

1. 실험 개요
2. 실험 목적
3. 기초 이론
4. 실험 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 고찰
7. 결론

본문내용

를 측정한다.
c. 각각의 상대 습도에 대하여 특정한 풍속과 습구 온도 강하를 도표화함으로써 경향을 살펴본다.
② 공기 가열 시험
a. 송풍기만이 운전되는 상태에서 속도 조절기를 사용하여 덕트 내의 공기를 적당한 속도로 맞춘다.
b. 공기 보조가열기 1개(1/2KW)를 켠다.
c. (D),(G)의 건습구 온도가 정상상태에 도달했을 때 온도를 측정한 후 풍속을 바꾸어 같은 실험을 행한다.
③ 공기 냉각 실험
a. 송풍기만이 운전되는 상태에서 공기 주가열기 1개(1KW)를 켜 입구 공기 온도를 상승시킨 후 냉동기를 작동시킨다.
b. 충분한 시간이 경과되어 장치가 정상 상태에 도달했을 때 (D)와 (G)의 건습구 온도 및 냉방 장치의 압력(응축기, 증발기), 온도(응축부 출구, 증발기 입구, 증발기 출구)를 기록한다.
실험장비 사진
5. 실험 결과
① 습구 온도 강하에 대한 풍속의 영향 실험
실험 1
1단계
2단계
3단계
4단계
manometer(mmH2O)
0.16
0.62
1.1
2.4
velocity(m/s)
0.1804
0.2727
0.3644
0.5247
D
dbt (C)
21.4
21.0
21.2
21.5
wbt (C)
15.4
15.7
15.4
15.9
R.H (%)
54.8
55.4
54.6
55.2
G
dbt (C)
20.9
21.0
21.2
21.3
wbt (C)
14.2
14.0
13.3
12.8
R.H (%)
49.6
46.5
41.4
37.2
습구온도 강하량
0.8
1.7
2.1
3.1
※ 실풍량 , Manometer의 관계
경사 마노메타의 눈금
실풍량
단위
mmH2O
1
0.2
170
2
0.4
195
3
0.6
245
4
0.8
290
5
1.0
320
6
1.6
400
7
2.2
465
8
3
525
실험1 계산과정
① 보간법을 사용하여 실풍량을 구한다.
1단계 2단계
3단계 4단계
② 풍속 = 실풍량 / 덕트 면적
1단계 2단계
3단계 4단계
② 공기 가열 실험
실험 2
1 KW
Test No
1
2
manometer(mmH2O)
0.32
1.1
air mass(kg/s)
0.0629
0.1111
D
dbt (C)
25
24.5
wbt (C)
18.7
18.1
R.H (%)
55
55
h (kJ/kg)
54
51.5
moisture (kg/kg)
0.0109
0.0104
G
dbt (C)
32.5
36
wbt (C)
22.1
24.6
R.H (%)
40
39.5
h (kJ/kg)
65
74.2
moisture (kg/kg)
0.0124
0.0148
실험2 계산 과정
Air mass= ρAV
NO.1
NO.2
③공기 냉각 실험
실험 3
Low R.H
manometer(mmH2O)
0.5
air mass (kg/s)
0.0733
R-22 flow rate (l/min)
22.2
cond. out
P(bar)
12
T(C)
32
h(kJ/kg)
84.14
evap. in
T(C)
-9
evap. out
P(bar)
3
T(C)
-9
h(kJ/kg)
248.14
heat lost by air (kW)
12.0212
heat gain by R-22 (kW)
78.7828
냉동기 성적계수
5.9898
실험3 계산 과정
Air mass
엔탈피
냉매 R-22에 대한 자료를 참고로 보간법으로 구해냄.
① cond. out 의
② 3 bar , -9 ℃ , Evap. out 의
③ 12 bar 의 cond. in
bar ,
bar
④ 3 bar 의 Evap. in
압력(bar)
온도(℃)
엔탈피(kJ/kg)
1
3
-9
248.14
2
12
59.25
275.52
3
12
32
84.14
4
3
-9
84.14
Heat lost by air
Heat lost by air = air mass x ()
Heat gain by R-22
Heat gain by R-22 = R-22 mass x (h₁-h₄)
냉동기 성적 계수
냉동기 성적계수 = (h₁-h₄)/(h₂-h₁)
P-h 선도의 비교
6. 고찰
본 실험에서는 세가지의 실험을 하였다.
첫 번째 실험은 풍속에 따른 습구 온도 변화에 대한 실험이었다. 여기서 우리는 선형 보간법과 습공기 선도를 이용하여 D와 G의 영역 별로 습구온도를 찾을 수 있었고 그에 따른 습구온도 변화를 그래프로 나타내어 보았다.
두 번째 실험은 공기를 가열했을 때의 습구온도 변화와 엔탈피, 상대습도를 마찬가지로 습공기 선도를 이용하여 찾을 수 있었다.
세 번째 실험에서는 냉동 사이클에서 나타나는 현상들을 관측할 수 있었는데, 전체적인 그림으로 봤을 때에 사이클의 네 개의 포인트에 대한 엔탈피를 도출해낸 후 그것들을 이용하여 열의 출입을 계산하였고, 냉동 사이클의 성능계수에 대해서도 알아보았다.
특히, 세 번째 실험에서는 P-h선도가 이론과는 다른 모습이 나왔다.
오차원인
① 습공기 선도를 읽는 것에 있어서 정확한 수치가 아닌 근사값을 추정해 냈기 때문에 실험자 간에 조금씩의 오차가 있을 수 있다.
② 소수점에서 반올림하는 위치에 따른 오차가 있을 수 있다.
③ 보간법은 정확한 값이 아닌 근사값이므로 오차가 발생할 수 있다.
④ 실제 P-h 선도를 그릴 때, 에서 로 넘어가는 경로를 알 수 알 수 없었기 때문에 오차가 생겼다.
7. 결론
이번 실험을 통해 지난 해에 배웠던 열역학에 관련된 내용들을 복습할 수 있었다. 하지만 냉동 및 공기조화라는 낯선 분야의 실험이어서 보고서를 작성하는 것에 있어서 상당히 어려움이 많았다. 새로운 분야를 공부하는 마음으로 실험에 대한 이론을 공부하기 위해 “냉동 및 공기조화” 책을 통해서 습공기 선도를 보는 방법을 배울 수 있었고, 냉동 사이클에 대해 심도있는 학습의 기회가 되었다. 특히, 온도와 상대습도에 따른 습구온도의 변화에 대하여 흥미롭게 공부를 하였다.
다만, P-h선도에서 사이클 1번에서 2번으로 이동하는 경로가 어떤 방법으로 결정이 되는 것인가에 대해서는 여전히 의문이 남는다.
본 실험을 하고 보고서를 작성함에 있어서 열역학, 냉동 및 공기조화 분야를 공부할 수 있어서 보람있었던 실험이었다. 앞으로의 학습에도 많은 도움이 될만한 실험이었다고 생각한다.

키워드

공기조화성능실험,   열역학적 성질,   습공기 선도