냉동기및열펌프성능실험

목차

1. 실험 목적

2. 이 론

3. 실험 장치 및 실험 방법

3. 실험 결과

4. 고 찰

5. 참고 문헌

본문내용

vale)
가. 특 징
① 후레온 및 암모니아용으로 이용되며 재질은 주철제이다.
② 냉동부하의 변동에 대응하여 수동에 의해 냉매 소요량을 조절공급한다.
③ 미세한 유량을 제어하기 위해 니들밸브 (Needle valve)로 되어 있다.
④ 온도식 자동팽창 밸브나 저압측 플로우트 밸브를 사용하는 곳에 고장시를 대비해 바이패스(Bypass)용으로도 이용된다.
나. 팽창밸브를 과도히 잠그었을 때 장치에 미치는 영향
① 저압이 저하된다.
② 흡입가스 과열로 압축기가 과열될 우려가 있다.
③ 오일의 열화 및 탄화로 윤활불량을 초래한다.
④ 토출가스 온도가 상승된다.
⑤ 냉동능력이 감소된다.
⑥ RT당 소요동력이 증대된다.
B. 모세관 팽창 밸브(Capillary tube)
가. 특징
① 주로 소형 냉동기 즉 증발부하가 적은 곳에 사용되며 가정용 냉동기, 창문형에어콘 쇼케이스 등에 이용된다.
② 조절이 불필요하고 구경이 작은 배관으로 제작되며 재질은 동을 이용한다.
③ 냉동기 정지시 고저압이 바란스(Balance)되므로 기동시 기동부하가 적게 든다.
④ 모세관의 압력강하 정도는 직경의 자승에 반비례하고 길이에 비례한다.
⑤ 길이가 같을 때 굵기가 가늘수록, 굵기가 같을 때는 길이가 길수록 압력강하가 크다.
C.정압식 자동 팽창 밸브(Constant pressure expansion valve)
① A.E.V(automatic expansion vale)라고도 한다.
② 벨로우즈와 다이어프램을 사용하는 것이 있으며 작동원리는 동일하다.
③ 증발압력이 높아지면 밸브가 닫히고 낮아지면 밸브가 열려 증발압력을 항상 일정하게 유지하며 개폐된다.
④ 냉동부하의 변동에 관계없이 증발압력에 의해서만 작동되므로 부하 변동이 적은 소용량 에 적합하며 냉동부하의 변동이 심한 곳에 사용되면 과열압축 및 액압축이 발생되기 쉽다.
⑤ 냉동기가 정지하면 증발압력이 상승하여 자동적으로 밸브가 닫힌다.
⑥ 냉수 또는 브라인의 동결방지용으로도 사용된다.
D.온도식 자동 팽창 밸브(Thermal expansion vale)
① 증발기 출구의 흡입증기 냉매의 과열도를 일정하게 유지하며 개페된다.
② 1 /2-5HP정도의 후레온 건식증발기를 사용하는 곳에 주로 사용된다.
③ 냉동부하의 변동에 따라 개도가 조절되는 구조로 되어 있다.
(부하가 감소되면 밸브가 닫히고 증가하면 밸브가 열린다.)
④ 본체의 구조에 따라 벨로우즈(bellows)식과 다이어프램(diaphragm)식이 있으며 감온구의 충전방식에 따라 가스충전식, 액충전식, 크로스 충전식으로 구분된다.
⑤ 온도식 자동 팽창 밸브(T.E.V)개폐에 작용하는 힘.
㉠ 감온통에 봉입된 가스압력이 다이어프램에 작용하는 힘(P1)
㉡ 증발기 내의 냉매의 증발압력(P2)
㉢ 과열도 조절나사의 스프링의 압력(P3)
※ P1>P21+P3……밸브가 열림
P1 E. 파일로트 온도식 자동팽창 밸브(Pi;ot thermal expansion valve)
① 온도식 자동팽창 밸브(T.E.V)의 단독용량에는 한계가 있어 냉동능력 100-270RT의 대용량이 되면 많은 유량이 필요로 하게 되고 액관이 굵어지므로 이 팽창밸브를 사용
② 파일로트 T.E.V의 개도에 비례하여 주 팽창밸브가 열린다.
③ 파일로트T.E.V전에 전자밸브와 여과기를 설치하여 준다.
㉠ 전자 밸브의 역할 : 운전시 열리고 정지시 닫힌다.
㉡ 여과기의 역할 : 파일롯트T.E.V나 주 팽창밸브의 소공(bleeder hole)폐쇄방지
(3) 팽창밸브의 능력계산
C1/(P1/P2)0.3
C2 : 기준상태 이외의 능력(냉동톤)
C1 : 기준상태에서의 능력(냉동톤)
P1 : 기준상태에서의 고저압 압력아(kg/cm2)
P2 : 상태가 변화된 때의 고저압 압력차(kg/cm2)
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.
ⅰ) 외부의 열부하의 변동에 따라 팽창밸브에서는 이를 감지하여 냉매의 양을 조절하여 사이클이 안정적으로 작동하도록 한다.
ⅱ) 이론적인 냉동 사이클과 실제의 냉동 사이클의 비교
⇒ 이 론 1) 참조
4. 그래프에 대한 고찰
ⅰ) 위의 두 개의 Mollier 선도를 보면 상태점 1에서 2(상태점 3에서 4의 경우도 이에 포함)로는 정압 과정이라 압력의 저하가 없어야 함에도 불구하고 냉동기는 1.50542MPa에서 1.121124MPadm로 감소하였고 열펌프는 0.424898MPa에서 0.385674MPa으로 감소했다. 그 결과 선도가 수평으로 움직이지 않고 약간 아래로 떨어지는 이상값과의 차이를 보였다.
☞ 원인은 여러 가지가 있겠지만 관내 마찰로 인한 압력 손실이 주된 원인일 것이다. 물론 약간의 감소이긴 하지만 분명 관내에서는 유동이 발생했고, 밸브 등을 지나면서 부차손실까지 생겼으리라 추측된다. 그 결과 압력이 미소하게 떨어진 것으로 볼 수 있다 . 즉, 응축기와 증발기 내부에서 생긴 마찰에 의한 압력 손실이 원인이라고 추측한다.
ⅱ) 위의 그래프를 보면 이론적인 그래프와 흡사하다. 실험에서 구한 자료를 바탕으로 엔탈피를 구할 때 Mollier선도를 사용하여 구하여 하지만 포화증기표와 과열증기표를 보고 완벽한 포화액이나 포화증기라는 가정하에 이론적으로 그 값을 찾았기 때문이다. 이론적으로 값을 계산한 이유는 Mollier선도에서 눈짐작으로 찾으려고 해보니 그 오차의 범위가 너무 클 것 같아서 였다. 그러나 계산상에 있어서도 100%의 포화액이나 포화증기가 아닌 상태를 억지로 가정하였으므로 엔탈피가 정확히 계산되지 않아 실제적인 값과 많은 오차가 있으리라 짐작된다.
5. 참고 문헌
1) 공기조화, 편집부 역, 원화 출판 : p214,215
2) 공업 열역학, 이창식, 김우승 공저, 동명사
: 11장 냉동 사이클 p471~477
: 부록-R-12의 포화 증기표, 과열 증기표 p768~772
3) 기본 유체역학, 손병진,맹주성 저, 도서출판 병진
: 부록1-단위환산표 p960~96
: 7.4 원관 및 덕트내 에너지 손실 p554~571

키워드

냉동기,   압력-엔탈피 ,   선도,   기계실험,   ○T-s 선도,   열펌프,   팽창밸브