냉동기열펌프

목차

3-1. 실험목적 및 개요 -------------------------------------- 3-2

3-2. 기초이론 --------------------------------------------- 3-2
(1) 냉동 cycle 및 열펌프 cycle -------------------------- 3-2
(2) P-i 선도(몰리에르 선도) ----------------------------- 3-4
(3) 장치 파라미터 ------------------------------------- 3-5

3-3. 실험장치 및 실험방법 ---------------------------------- 3-6
(1) 실험장치 ----------------------------------------- 3-6
(2) 시험방법 ----------------------------------------- 3-6
가. 공통사항 --------------------------------------- 3-6
나. 냉동기 성능실험 --------------------------------- 3-7
다. 열펌프 성능실험 -------------------------------- 3-12

3-4. 보고서 작성시 포함사항 ------------------------------- 3-13

3-5. 고찰 ----------------------------------------------- 3-13

본문내용

축기 fan(J1)의 속도는 high로 놓는다.
② S-6을 이용하여 증발기 fan(J2)의 속도를 low로 둔다.
* ①, ②과정은 가을 기준이며 계절에 따라 다르므로 조교의 지시를 우선한다.
③ S7 스위치가 Normal 쪽으로 고정되어 있는것과 V4가 closed, V11이 closed 그리고 V5가 open인 것을 확인한다.
④ 장치에 전원을 투입하여 압축기를 작동시킨다. 압축기 작동순서는 아래와 같다.
a. S1(Key Lock Switch)를 ON 한다.
b. S2(Main)을 On 한다.
c. S8(Compressor power)를 ON 한다.
⑤ 밸브의 개폐에 따라 냉매유량을 자동적으로 조절되거나(방법 1), 직접 조절하는(방법 2)경우를 선택하여, 증발기 출구에서의 온도와 압력 상태가 약간의 과열상태(3℃ 이내)에 위치하도록 냉동사이클을 맞춘다.
실험종류
밸브번호
냉동 성능 실험
열펌프 성능 실험
V-1
closed
closed
V-2
open
closed
V-3
open
closed
V-4
closed
closed
V-5
open
closed
V-6(조정불요)
closed
closed
V-7(조정불요)
open
open
V-8(조정불요)
closed
closed
V-9(조정불요)
closed
closed
V-10(조정불요)
closed
closed
V-11
closed
open
* open : 반시계 방향, close : 시계 방향
실험종류
스위치번호
냉동 성능 실험
열펌프 성능 실험
S-3
High power
High power
S-4
Line voltage
Line voltage
S-7
Normal
Reverse cycle control
S-8
Compressor power off
Compressor power off
S-10
IN
IN
S-11
IN
IN
S-12
IN
IN
S-13
IN
IN
방법 1.
V5가 열려있고 V4가 닫힌 경우엔 팽창밸브에 연결된 감온통에서 온도를 감지하여 일정압력으로 팽창밸브의 개도를 조절, 냉매유량을 일정하게 흐르게 한다. 따라서 냉매유량의 조절과정이 필요 없이 냉동 사이클에 잘 부합되는 압력과 온도가 이루어진다.
방법 2.
V4가 열려있고, V5가 닫힌 경우엔 실험결과를 냉동사이클에 부합시키기 위하여, 우선 V2와 V3를 close하고 V1을 open시킨 후, 아래와 같이 조작하여 장치의 냉매유량을 조정한다.(현재의 증발기 출구 상태가 과도로 과열된 경우에는 냉매유량을 증가시켜야 하며, 냉매 증기의 건도가 1보다 작은 경우에는 냉매유량을 감소시켜야 한다.)
a. 유량을 줄이려면 V3를 약간 open 시켜 수액기(R1)의 냉매수위가 1cm 정도 오르게 한 다음 다시 닫는다. 유량을 늘리려면 V1은 closed, V2, V3는 open시켜 수액기의 냉매를 방출시킨 다음 V2, V3를 closed, V1을 open한다.
b. 유량계 내에 기포가 생기면 V1을 기포가 생기지 않을 때까지 천천히 닫는다.
⑥ 유량계를 관찰하여 유량계 볼의 위치가 안정될 때까지 최소한 10분 기다린다.
⑦ 유량계 F로부터 질량유량을 읽어서 Table 3-3에 기입한다. 단, 본 실험장치에서의 유량단위는 lb/min 이다.
⑧ 응축기 입출구에서의 온도(T1, T2)와 압력(P1, P2)을 읽어서 Table 3-3에 기입한다.
⑨ 증발기 입출구에서의 온도(T3, T4)와 압력(P3, P4)을 읽어서 Table 3-3에 기입한다.
⑩ 압축기를 정지시킨다. 그 순서는 다음과 같다.
a. S8을 OFF함으로써 압축기를 정지시킨다.
b. Main Switch(S2)를 OFF시킨다.
c. S1을 OFF한다.
다. 열펌프 성능 실험
* 본 실험 장치에서는 열펌프로 작동될 때에는 유량계로부터 유량을 측정할 수 없으므로 냉동 cycle에서 방법 1의 유량을 그대로 이용한다. 그리고, Table 3-1, 3-2의 스위치 위치를 확인한다.
① S-5를 이용하여 응축기 fan(J1)의 속도는 low로 놓는다.
② S-6을 이용하여 증발기 fan(J2)의 속도를 high로 둔다.
* ①, ② 과정은 가을 기준이다.
③ S7 스위치를 REV에 두고 V5를 closed시키고 V11을 open시킨다.
④ 장치에 전원을 투입하여 압축기를 작동시킨다. 압축기 작동순서는 냉동기 성능 실험의 과정 ④와 같다.
⑤ 정상상태가 될 때까지 최소한 10분을 기다린다.
⑥ 응축기 입출구에서의 온도(T4, T3)와 압력(P4, P3)을 읽어서 Table 3-5에 기입한다.
⑦ 증발기 입출구에서의 온도(T2, T1)와 압력(P2, P1)을 읽어서 Table 3-5에 기입한다.
⑧ 압축기를 정지시킨다. 그 순서는 냉동기 성능실험의 과정 ⑩과 동일하다.
3-4. 보고서 작성시 포함사항
참조 1. 단위환산
1 cal = 4.184 J
1 kgf/cm2 = 0.098 MPa
1 kW = 860 kcal/h
1 lb/min = 7.56×10-3 kg/s
① 상기 참조를 이용하여 Table 3-3 및 3-4의 실험자료를 완성한다. 이때 계기에서 직접 읽은 압력이 계기압력이므로 대기압(0.1013MPa)을 더하여 절대압력으로 바꾼다.
② 냉동 cycle실험에서 설정된 증발기와 응축기 fan의 속도에 대해서 Fig. 3-5에 보인바와 같은 Mollier 선도 위에 cycle을 작도하라.
③ 기초 이론을 참조하여 Table 3-3의 실험결과를 완성한다.
④ 열펌프 cycle 실험에서 설정된 증발기와 응축기 fan의 속도에 대해서 Fig. 3-5에 보인바와 같은 Mollier 선도 위에 cycle을 작도하라.
⑤ 기초 이론을 참조하여 Table 3-4의 실험결과를 완성한다.
3-5. 고 찰
① 압축기 입구상태의 냉매는 증발기를 통과하면서 약간의 과열된 상태를 유지하여야 한다. 기액 혼합상태의 냉매가 압축기에 유입되었을 때의 문제점에 대해서 논하시오.
② 자동팽창밸브의 작동원리와 냉매 유량 조절 방법에 대해서 논하시오.
③ 실제 냉동기 및 열펌프에서는 외부의 열부하가 일정하지 않고 수시로 바뀔 수가 있다. 각각의 cycle에서 열부하가 증가 또는 감소되었을 때 cycle에 어떤 변화가 발생하는지 논하시오.

키워드

냉동기열펌프,   냉동기 ,   열펌프 ,   성능실험 ,   냉동 cycle 및 열펌프 cycle ,   P-i 선도(몰리에르 선도),   장치 파라미터