증기압축식 열펌프 성능실험

소개글

증기압축식 열펌프 성능실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

■ 실험 목적

■ 실험 이론

■ 실험 장치

■ 실험 방법

■ 실험 결과

■ 결과에 대한 고찰

본문내용

5.12
상태1의 엔탈피 h1 [kJ/kg]
218
226
230
233
237
상태2의 엔탈피 h2 [kJ/kg]
307
294
290
288
285
냉매의 실제 압축일 Wact [W]
525.1
394.4
324
275
240
상태2ad의 엔탈피 h2ad [kJ/kg]
298
289
285
282
279
가역단열 압축일 Wad [W]
472
365.4
297
245
210
압축과정 등엔트로피 효율 ηs
0.8989
0.9265
0.9167
0.8909
0.8750
압축기 기계효율 ηm
1.1027
1.0703
0.9481
0.8449
0.7616
압축기 단열효율 ηad
0.9912
0.9916
0.8691
0.7527
0.6664
※ 유량이 증가할 때 전기 동력, 실제압축일, 가역단열압축일은 감소한다.
※ 냉매의 유량이 증가할 때, 압축기의 효율은 감소한다.
※ 기계효율이 단열효율보다 크게 나타난다.
3) 난방능력
- 응축기 회수 열전달률
- 액체 상태의 물의 비열 Cpw = 4.2 kJ/kg-K
Test
1
2
3
4
5
냉각수 유량 mw [g/sec]
10
20
30
40
50
냉각수 입구온도 T5 [℃]
13.4
12.9
12.8
12.6
12.3
냉각수 출구온도 T6 [℃]
46
28.4
22.5
19.7
18.0
응축기 회수 열전달률 (QH)W
1369
1302
1222
1193
1197
4) 각 지점 냉매의 상태를 확인하고 P-h 선도 상에 각 과정을 표시한다.
상태 3은 포화 상태인가? (과냉, 포화, 과열)
포화상태이면 경우 h3(J/g), x3를 과냉 혹은 과열상태이면 h3(J/g)을 찾는다.
3-4과정이 등엔탈피 과정일 때 상태 4의 P4(kPa), x4을 결정한다.
h3 [kJ/kg]
252.2
231.3
223.3
220.1
218.4
x3





P4 [kPa]
369.5
321.5
309.2
294
286.7
x4
0.224
0.142
0.1085
0.101
0.0972
5) 성능계수
- 시스템 성능계수
- 열역학적 성능계수
Test
1
2
3
4
5
응축기 회수 열전달률 (QH)W
1369
1302
1222
1193
1197
냉매의 실제 압축일 Wact [W]
525.1
394.4
324
275
240
전기 동력 Welec [W]
476.18
368.50
341.75
325.49
315.12
시스템 성능계수 COP1
2.87
3.53
3.58
3.67
3.80
열역학적 성능계수 COP2
2.61
3.30
3.77
4.34
4.99
※ 유량이 증기할 때 열펌프의 성능계수도 증가한다. 유량과 성능계수는 비례한다.
※ 유량의 증가가 열펌프 성능을 좋아지게 한다.
■ 결과에 대한 고찰
위의 데이터 표와 그래프를 보면 알 수 있듯이 압축기의 기계 효율은 단열효율에 비하여 높게 나타났다. 이것은 압축기에 가해진 동력이 상당량 냉매를 압축하는 데에 사용되었다는 것이다. 손실된 적은 양의 동력은 압축이 다른 곳에 쓰였을 것이다.
위 실험들에서 측정한 값들이 일정하게 증가 또는 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 오차가 물론 존재하기는 하지만 이 값들을 이용하여 열펌프의 원리와 냉각수의 유동에 의한 열펌프의 효율과 성능에 대한 일정한 규칙을 도출해 낼 수 있었으므로 어느 정도 정확성과 실험 결과의 신뢰성을 갖고 있다.
마지막으로 이번 실험의 오차의 원인을 알아보도록 한다.
1) 기기 조작에서 오는 오차요인
냉각수 유량의 조절의 어려움
: 유량은 일정하게 유지되지 않고, 계속해서 조금의 차이를 두고 변한다.
2) 결과 값 측정에서의 오차요인
아날로그 방식의 압력계와 냉매 유량계의 값을 측정한다.
: 아날로그 방식이기 때문에 정확한 값이 아니라 어림짐작한 값을 측정하고 기록한다.
정상상태에 이르기까지 기다린 후에 측정해야 한다.
: 온도가 변하지 않을 때까지 기다렸다가 모든 온도가 일정하게 유지될 때의 값을 측정한다. 그 때에야 비로소 주어진 동력이 일을 한 것을 확인할 수 있기 때문이다. 가장 변화가 심한 값을 지켜보다가 더 이상 움직이지 않을 때 측정해야 하는 것이다. 그러나 완전히 정상상태에 이르지 않았을 때 측정할 경우에는 오차가 생길 수 있다.
3) 냉매 R-134a P-h 선도 분석에서 생기는 오차요인
엔탈피 값을 찾아내는 과정의 어려움
: 해당하는 온도와 압력의 교차점을 찾아서 엔탈피를 예측하는 과정에서 표의 축의 선들이 매우 조밀하게 분포되어있으며 눈금이 세밀하게 나타나있지 않아 엔탈피를 구하는 과정에서 다소 오차가 생겼다.

키워드

열펌프,   증기압축,   압축기