냉동기 성능계수 실험

소개글

냉동기 성능계수 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

2. 냉동기 성능 계수의 측정
1) 실험 목적

2) 이론

3) 실험측정값

4) 가변팬 스위치 on, off비교

5) 보간법을 사용한 계산과정

6) 문제 해결
(증발기의 냉동효과, 응축기의 성능, COP, 냉동톤당 냉매 질량유량, 두가지 경우의 유동상태 비교, 과냉도 과열도 비교, 공기온도 변화 비교)

7) P-h 선도

8)고찰

본문내용

서 담당하여야 할 열 방출 요구량이다. 포화액체보다 조금 더 과냉 된 5상태로부터의 팽창된 냉매는 7-8까지의 증발기 열 제거량을 유용하게 사용하며 포화증기보다 조금 더 과열된 1상태가 되어 사이클을 완성한다. 열교환기의 설계 및 운전이 정확하게 일치되어 포화액체 또는 포화증기가 되도록 하기가 쉽지 않아 어느 정도의 여유분을 둔 과다 설계(over design)를 하기 때문이다. 과열된 증기를 압축기에서 압축하려면 체적이 늘어난 만큼 소요 동력이 늘어나므로 효율에는 악영향을 미친다. 또한 압축 사이클을 단열·가역의 등 엔트로피 과정으로 이상화하고 있으나 마찰 등의 비가역성에 의하여 엔트로피가 증가하는 효과와 열방출(즉 압축 증기체의 냉각)이 있게 되면 엔트로피가 감소하는 효과가 상반되게 작용한다. 가능하다면 압축 전 또는 도중의 냉매를 냉각시키는 것이 압축 일을 줄이기 위하여 바람직하다. (열교환기의 열 전달율은 상변화가 일어날 때 기체 또는 액체 상태에서 보다 10∼100배 크다. 상변화가 일어나면 같은 크기의 열교환기 면적에서 열 교환을 훨씬 많이 한다.
(a) T-s 선도 (b) P-h 선도
<그림 4 t-s, p-h 선도>
#3. 냉동사이클의 종류
1) 공기냉동사이클 Brayton사이클의 역으로 생각할 수 있다. 증기 압축식 냉동사이클과 비교할 때 등온의 응축기과정이 고온냉각과정으로 대치되고 등온의 증발과정이 바뀐 것 이다. 이 사이클의 용도는 공기를 냉매로 사용하는 비행기의 공기조화장치나 공기 액화등 극저온에 사용된다.
2) 흡수식 냉동사이클
증기 압축 사이클은 압축기에서 냉매증기를 압축하기 때문에 압축일이 비교적 많이 들지만 흡수식냉동사이클은 증발기에서 증발한 냉매증기를 액체에 흡수하여 펌프로서 액체를 압축하므로 압축일이 매우적다.
3) 증기압축 냉동사이클
Ideal Cycle:증기압축 냉동사이클의 이상 사이클은 아래그림의 사이클 1-2-3-4-1 과 같다. 저압의 포화수증기가 압축기로 들어가서 가역단열압축과정 1-2를 겪는다. 다음에 과정 2-3에서 일정 압력 하에서 열을 방출하고 작동유체는 포화액체가 된다. 이어서 컨덴서가 교축과정 3-4 를 겪고 작동유체는 과정 4-1에서 일정 압력 하에 증발하여 사이클이 완성된다. 본 실험에서는 증기 압축식 냉동기에 대해서만 다룬다.
3. 실험결과의 정리 및 고찰
1) 실험 측정값
실험 1 : 가변 팬 스위치 : OFF
압 력(psi)
온 도(℃)
P1
P2
P3
P4
T1
T2
T3
T4
23
145
145
23
16.4
51.7
28.7
12.6
24
146
147
23
〃
53.7
29.4
12.5
24
147
149.5
23
〃
55.2
30
12.5
24.5
148
150
24
〃
56.4
30.5
12.3
24.5
150
151
24
〃
57
30.9
12.3
(T1: 상온으로 가정)
1psi=6.895kpa (1N/m^2=0.225lbs/39.4in^2)
계기 압력이므로 +101.325kpa
압 력(kpa)
온 도(k)
P1
P2
P3
P4
T1
T2
T3
T4
259.91
1101.1
1101.1
259.91
16.4
51.7
28.7
12.6
266.805
1107.995
1114.89
259.91
〃
53.7
29.4
12.5
266.805
1114.89
1132.128
259.91
〃
55.2
30
12.5
270.2525
1121.785
1135.575
266.805
〃
56.4
30.5
12.3
270.2525
1135.575
1142.47
266.805
〃
57
30.9
12.3
실험 2 : 가변 팬 스위치 : ON
압 력(psi)
온 도(℃)
P1
P2
P3
P4
T1
T2
T3
T4
28
138
140
28
16.4
62.5
22.4
12.6
28
137
140
28
〃
63
22.4
12.6
28
136
139
28
〃
63.4
22.2
12.8
28.5
136
138.5
28
〃
63.9
22.2
12.9
28.5
136
138
28
〃
64.1
22.2
13
1psi=6.895kpa (1N/m^2=0.225lbs/39.4in^2)
계기 압력이므로 +101.325kpa
이므로 단위를 변화 하면
압 력(kpa)
온 도(k)
P1
P2
P3
P4
T1
T2
T3
T4
294.385
1052.835
1066.625
294.385
16.4
62.5
22.4
12.6
294.385
1045.94
1066.625
294.385
〃
63
22.4
12.6
294.385
1039.045
1059.73
294.385
〃
63.4
22.2
12.8
297.8325
1039.045
1056.283
294.385
〃
63.9
22.2
12.9
297.8325
1039.045
1052.835
294.385
〃
64.1
22.2
13
2) 계산식
실험 1 : 가변 팬 스위치 : OFF
① 1점 상태(증발기 출구)
T1 = 16.4℃, P1 = 0.270MPa
냉매 R134a의 과열증기 표에서 P1에 가까운 0.2MPa에서의 엔탈피 값은
10℃일 때 409.73kJ/kg, 20℃일 때 418.35kJ/kg이므로 보간법을 이용하면,
P1에 가까운 0.4MPa에서의 엔탈피 값은
10℃일 때 404.78kJ/kg, 20℃일 때 414.00kJ/kg이므로 보간법을 이용하면,
이므로 P1 0.270MPa 에서의 엔탈피 값은
0.2MPa 일 때 415.247kJ/kg, 0.4MPa 일 때 410.68kJ/kg이므로 보간법을 이용하면,
마찬가지로, 0.2MPa에서의 엔트로피 값은,
10℃일 때 1.7961kJ/kgK, 20℃일 때 1.8260kJ/kgK이므로 보간법을 이용하면,
0.4MPa에서의 엔트로피 값은
10℃일 때 1.7263kJ/kgK, 20℃일 때 1.7583kJ/kgK이므로 보간법을 이용하면,
이므로 P1 0.270MPa 에서의 엔트로피 값은
0.2MPa 일 때 1.815kJ/kgK, 0.4MPa 일 때 1.74678kJ/kgK이므로 보간법을 이용하면,
② 2점 상태(압축기 출구)
T2 = 57℃ , P2 = 1.135MPa
냉매 R134a의 과열증기 표에서 P2를 1.0MPa에서 엔탈피를 구하면
50℃ 일

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냉동기,   성능계수,   실험,   COP,   과냉도,   과열도,   전공실험