냉동기 성능 실험

목차

서 론

1. 이론

1.1 냉동기
1.1.1 냉동의 원리
1.1.2 냉매
1.1.3 냉동기의 주요장치 (압축기, 응축기, 증발기)
1.2 온도 및 압력 스위치
1.2.1 온도제어 및 스위치
1.2.2 냉동 기준사이클의 온도제어
1.2.3. 바이메탈
1.3 시퀀스 제어 및 회로 구성
1.3.1 시퀀스제어(sequential control)
1.3.2 시퀀스제어의 종류
1.3.3 시퀀스제어의 동작
1.3.4. 시퀀스제어 부품

2. 실험회로

2.1 회로도 구성
2.2 회로원리
2.3 해석 프로그램

3. 실험 데이터 및 분석

3.1 실험과정
3.1.1 0°C, 편차5°C, Expansion Valve↑ Test
3.1.2 Evaporator Fan의 동작 여부에 따른 Test
3.1.3 세 가지 조건변화에 따른 Test
3.2 실험분석
3.2.1 0도 편차5도 팽창밸브↑ 기준데이터
3.2.2 0도 편차5도 팽창밸브↑ EFM Fan 정지상태 비교 데이터
3.2.3. 0도 편차5도 각 지점별 조건 변화에 따른 비교 데이터
3.2.4. 4도 편차2도 조건변화 데이터

4. 고찰

5. 결론

6. 참고 문헌

7. 부록

본문내용

이터의 형성 시간주기가 짧아야 하지만 프로그램 상의 데이터가 만들어지는 시간이 1분 간격이기 때문에 온도 상승의 최고점과 최소점이 나타나지 않기 때문에 Fig.3.2.13와 같은 형상을 얻은 것으로 판단된다.
2) 각 조건 변화 Pressure Graph
Analysis
Fig.3.2.14의 Graph도 마찬가지로 14분 이후에는 분명한 주기를 확인할 수 없다. 이는 위에서 언급한 데이터 형성 시간 주기에 따른 오류로 판단된다. 이와 같은 편차에 따른 데이터의 오류 문제점을 실험에서 몸소 느끼고 재차 실험을 하여서 좋은 데이터를 얻을 수 있었다.
4. 고찰
위의 실험은 기준온도설정과 편차 온도값을 주어운전을 한 후 기준을 삼을 수 있는 데이터를 확보한 후 여러 가지 조건을 변화 시켜서 달라지는 온도 데이터와 압력 데이터를 살펴보았다. 처음 실험은 정상운전과 EFM Fan을 정지 상태에 놓고 실험을 하였을 때 데이터를 비교했는데 이론적으로 생각했을 때 EFM Room 안에 온도가 열 교환을 활발하게 할 수 없기 때문에 냉각관을 통과하는 지점의 온도는 천천히 상승하고 온도의 하강시에는 정상상태와 같은 속도로 하강해야 한다. 실험을 하는 동안 온도의 변화는 이론과 같은 추세를 보였었고, Fig.3.2.5와Fig.3.2.7 의 그래프는 살펴보면, Fan의 동작하지 않음에 따른 온도의 변화를 확연하게 관찰 할 수 있다.
두 번째 실험을 살펴보면 처음 설정값을 기준설정온도 0도, 편차 5도, 팽창밸브를 조금 열어서 냉매순환량을 작게 하였다. 이후 CFM의 Chamber와 EFM의 Chamber의 개방 정도를 다르게 해서 실험을 했었고, 이후 팽창밸브를 조금 더 열어서 냉매순환량을 많게 하여 위의 과정을 다시 한번 반복하였다. 조건에 따른 실험은 3번의 사이클을 운전한 후 조건을 바꿔서 다른 변인을 주었다.
첫째 변인인 CFM Chamber 개방정도에 따른 실험결과의 이론적인 것을 살펴보면 CFM의 Chamber의 개방 정도가 작아질수록 CFM Room안의 열교환이 잘 일어나지 않는다. 만약, Comp에서 일정한 Energy를 CFM으로 가해 줬을 때, CFM에서는 온도를 방출시킨다. 하지만 Chamber의 개방이 적어서 열교환이 잘 일어나지 않으므로 CFM의 안의 냉매는 온도를 충분히 방출시키지 않고 팽창밸브와 EFM의 과정으로 가기 때문에 흡열을 해서 증발을 시키는 EFM의 효율은 낮아지게 되는 것이다. Fig.3.2.9 그래프를 보면 CFM의 Chamber는 온도에 크게 영향을 주지 않은 것을 확인할 수 있다. 미세한 온도 사이클에 폭의 변화 만 가져왔으므로 결과에 크게 영향을 미치지는 않았지만 효율적인 측면에서는 고려되어야 하는 부분이다.
두 번째 변인인 EFM Chamber 개방정도를 살펴 보면 Chamber의 개방 정도가 작아질수록 EFM Room안에는 차가운 공기가 머물러 있기 때문에 EFM의 운전이 효율적으로 일어나지 못하므로 전체적인 효율이 떨어지는 것을 예측해 볼 수 있다. Fig.3.2.9 그래프에 나타나 있는 것과 같이 CFM Chamber 보다 온도의 주기의 폭의 변화나 전체적인 파형에 감소와 증가의 영향을 미치는 부분에 관여했다고 판단 할 수 있다. 이는 온도가 측정되는 냉각관의 바로 이전에 부분인 EFM Room이 지점의 변인이기 때문에 EFM의 성능과 효율에 처음 변인보다 보다 큰 영향을 미쳤을 것이라고 판단된다.
그래프의 20분 이후로인 지점부터 온도의 변화와 압력의 변화가 급격한 차이를 보이는 것을 확인할 수 있다. 냉매의 순환량이 많기 때문에 Comp를 통과할 때는 압력은 전체적으로 이전보다 하강하게 되고, CFM에 들어가는 입구의 냉매 온도도 낮은 압력으로 인해 낮은 온도를 보이는 것을 알 수 있다. 팽창밸브를 지나갈 때는 Comp와 마찬가지로 전체적으로 낮은 압력을 그리고, EFM의 과정에서는 입구 쪽의 온도는 보다 낮은 추세를 보이지만 통과한 후에는 EFM의 운전으로 다시 전체적인 정상 온도 괘도를 유지하는 것을 알 수 있다.
5. 결론
세 번의 실험을 통해서 그래프를 분석하고 회로 원리에 대해서 파악한 내용을 정리하면, Fan의 작동을 정지하였을 때는 사이클 전체의 효율이 감소하는 것을 알 수 있었다. 두 번째 실험인 각 지점별 조건변화에 따른 실험에서는 그래프만을 관찰하였을 때는 CFM Chamber는 모두 개방하고 EFM Chamber는 45도 개방, 냉매순환량을 크게 했을 때 효율적인 측면에서는 가장 이상적인 것이라는 것을 알 수 있었다. 하지만 냉매순환량이 많으면 단위시간당 보다 많은 열을 흡수 하므로 냉공기의 방출량이 많겠지만 순환량이 많음에 따라 Comp의 압축과정이나 EFM의 냉매의 온도 상승시키는데 있어서의 문제와 결부되기 때문에 순환량이 많을수록 이상적이지는 않다. 실험을 통해서 정확한 원인 규명이나 이유를 찾는 것에 대한 어려움이 있었지만 실험결과를 실제 냉동기 장치를 구성하였을 때 적용이 가능하고 현상을 파악할 수 있었다.
전체적인 실험 데이터들이 확실한 신뢰를 할 수는 없지만 조건에 따른 전체 그래프의 추세적인 것을 보고 판단하였을 때 변화된 원인을 찾는데 쉽게 접근할 수 있었다.
6. 참고 문헌
◎ 냉동공학이론 / 김철수
◎ www.kteng.com
◎ 공기조화 냉동기계학과 . 김증식 펴냄 / 일진사
◎ www.kemco.or.kr/up_load/pds/a1_501.ppt
◎ www.coolerman.co.kr/html/pro1-6.html
◎ http://blog.naver.com/lgm0837?Redirect
◎ www.yahoo.com 검색어 “기준냉동사이클”, “법정냉동사이클”, “온도제어(바이메탈)”, “압력제어(벨로우즈)”
◎ www.naver.com 검색어 “기준냉동사이클”, “법정냉동사이클”, “온도제어(바이메탈)”, “압력제어(벨로우즈)”
◎ http://www.ieme.co.kr/board/board
7. 부록
7.1 0°C 편차5°C Expansion Valve↑ Test
7.2 Evaporator Fan의 동작 여부 Test
7.3 0도 편차5도 지점 조건변화 Test

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