냉동기열펌프

목차

◈ 실험 목적

◈ 구하는 공식들

◈ 압력-엔탈피 선도
①엔탈피
②등압선
③포화액선
④포화증기선
⑤등비체적선
⑥등엔트로피선

◈ 고찰

본문내용

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
(T-s 선도 상에서)
실제로 적용되는 증기 압축 냉동 사이클은 이론적 증기 압축 냉동 사이클보다 몇 가지 면에서 상이하다. 응축기에서 액화한 냉매는 팽창 밸브로 들어가기 전에 과냉각되어 2의 상태로 되고, 증발기를 나온 가스는 압축기에 들어가기 전에 옆의 그림에서처럼 과열 상태가 된다. 실제의 사이클에 대한 각 과정을 설명하면 다음과 같다.
① 과정 1→2 : 응축기로부터 나온 액화 냉매의 열을 제거하여 과냉각으로 되는 과정
② 과정 2→3 : 팽창 밸브를 통과하는 과정으로서 등엔탈피 변화이다.
③ 과정 3→4→5 : 냉매가 증발기를 통과하는 과정이다. 과정 3→4는 냉매가 증발하는 등온 변화이고, 4→5는 압축기로 들어가기 전의 과열 증기로 되어 압축기로 흡입되는 것을 표시한다. 이들 두 과정은 모두 거의 정압 변화에 가깝다.
④ 과정 5→6 : 냉매가 압축기의 흡입 밸브를 통과할 때의 교축 작용을 표시한다.
⑤ 과정 6→7 : 압축기의 실린더 벽이 고온이므로 냉매는 이 열을 받아 고온이 된다. 이 경우의 열전달은 정압하에서 이루어진다.
⑥ 과정 7→8 : 압축기가 냉매를 압축하는 과정으로서 등엔트로피도 폴리프토우프 변화도 아닌 곡선이 된다. 그러나 이 과정은 등엔트로피 과정으로 취급하여 계산한다.
⑦ 과정 8→9 : 압축된 고온 냉매 가스로부터 실린더 벽으로 열전달이 이루어져서 온도가 강하함을 표시한다. 이것도 과정 6→7과 같이 정합 하에서 열전달이 이루어진다.
⑧ 과정 9→10 : 압축기의 배기 밸브를 통과할 때 교축 작용에 의하여 온도가 강하한다.
⑨ 과정 10→11→1→2 : 냉매가 응축기를 통과하는 과정으로서 10→11은 압축기로부터 나온 과열 상태의 냉매 가스를 제거하는 과정이고, 11→1은 응축기에서 잠열을 제거하는 과정이다.
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 1.3557MPa에서 1.3263으로 감소하였고 열펌프는 0.4737MPa에서 0.4345MPa로 감소했다. 그 결과 선도가 수평으로 움직이지 않고 약간 아래로 떨어지는 이상값과의 차이를 보였다.
☞ 원인은 관내 마찰 때문이 아닌가 생각한다. 물론 약간의 감소이긴 하지만 분명 관내에서는 유동이 발생했고, 밸브 등을 지나면서 부차손실까지 생겼으리라 추측된다. 그 결과 압력이 약간 떨어진 것이 아닌가 생각된다. 즉, 응축기와 증발기 내부에서 생긴 마찰에 의한 압력 손실이 원인이라고 추측한다.
ⅱ) 위의 그래프를 보면 이상적인 그래프와는 상당히 많은 차이를 보인다. 많은 이유가 있겠지만 가장 큰 이유중의 하나는 실험의 미숙이라고 생각이 된다. 충분한 사전지식의 습득과 실험 방법의 숙지 없이 실험에 임하다 보니 전체적인 실험이 매끄럽게 진행되지 않았으며 그러다 보니 오차가 많이 생긴 것 같다.
ⅲ) 또 다른 오차의 요인은 엔탈피 값을 Mollier선도에서 눈짐작으로 찾을 때의 오차이다. 정확한 계산식 없이 눈짐작으로 그래프를 찾다보니 어림대중으로 값을 잡아야 해서 그냥 최소 단위를 5로 하여 찾았다. 그러다 보니 여기서 오차가 상당히 많이 났을 것이다. 실제로 정확한 값을 알 수 없어 상당히 미심적은 값들을 그냥 대입한 경우가 많았다. 좀더 자세한 선도가 있었더라면 오차를 많이 줄일 수 있었을 것이다.
◈ 참고문헌
1. 한일냉동 홈페이지 (http://cool-century.co.kr/)
2. http://www.kohvac.com/k-pro-human-mein(3).htm

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선도,   엔탈피,   포화증기선,   엔탈피 ,   압축기 ,   냉동기,   열펌프