액체질소실험

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액체질소실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

면장력에 의해 디스크 모양으로 변하고, 아주 빠르게 증발이 일어나서 진동하기 시작한다고 보고하였다. 이처럼 초저온분야의 연구에서 액체질소를 많이 사용하고 있는 이유는 공기중의 약 78%가 질소기체이고, 상온에서 안정되어 있으며 색, 냄새, 맛도 없는 물질로 화학적으로 비활성이며 연소되지 않아 유독및 사용상 위험성이 적기 때문이다 또한 값이 저렴하고 -196도의 비점을 가지므로 냉각제 등으로 많이 사용된다. 본연구에서는 초저
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온의 액체의 냉열활용 및 기화를 위한 에로핀-코일 튜브 타입의 강제통풍형공온식 기화기와 덕트 및 챔버를 제작하고 초저온 작동유체로서 액화질소, 가열원으로 대기 공기를 사용하였다. 그리고 기화기의 길이 방향에 대한 표면의 온도를 측정하여 기본적인 승온특성에 대하여 연구하였으며 본 실험에서 나타난 현상과 선행 연구에서 언급한 현상들에 대하여 검토하였다.
실험장치 및 방법
실험장치
Fig 1은 본실험장치의 사진을 나타낸다. 그림에서와 같이 덕트와 챔버는 내부의 수분응결현상을 관찰하기위해 투명한 아크릴로 되어있다. 덕트내부에는 기화기와 팬이 설치되어있고, 외부에는 액화질소 공급탱크와 액화질소 공급유량의 측정을 위해 산업용 디지털 저울이 액화질소 탱크아래 위치해 있다.
실험장치 설계
Fig2는 본 실험에 사용된 기화기를 기본모듈의 도면을 나타내며, 에로-핀 코일 튜브형기화기 이다. 튜브의 재료는 동관으로 제작되었고, 에로-핀 코일은 알루미늄으로서 기본 모율 당 28개의 핀이 코일의 형상처럼 연결되어 있다. 그리고 Fig.3은 98개의 기화기 기본 모듈이 연결되어 있는 기화기 전체의 도면을 나타낸다. Fig3에서 보는것과 같이 수직및 수평으로 배열되어 있따. 기화기의 세부사항에관한 내용은 다음 Table1과 같다.
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실험방법
시스템 분류
본 실험에서는 다음 그림과 같이 두가지 시스템에 대하여 실험을 수행하였다. 첫 번째Fig4는 개방형 시스템 개략도로서 실험동안 외부로부터 새로운 대기의 공기가 계속적으로 유입되고, 이때 액화질소가 흐르는 기화기와의 열교환을 통해 액화질소는 기화되고 챔버 내의 공기를 냉각 시키는 방법이다. 이 시스템은 외부로부터 열량이 많이 공급되므로 액화질소의 빠른 기화에 유용하다. 두 번째 Fig5는 밀폐형 시스템으로서 외부의 대기와 시스템 내부가 차단되어 있어 시스템 내부의 공기가 연속적으로 순환되면서 액화질소를 기화시킨다. 이 시스템은 시스템 내부의 매우 낮은 공기의 온도를 요구할 때 필요한 시스템이다. 두 시스템의 실험에서 사용된 변수로서는 시스템 내부의 공기유속과 액화질소의 공급유량을 변수로 두었다.
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변수제어 및 온도측정
시스템 각부의 온도측정은 T-type열전대를 사용하였으며, 측정지점은 기화기 표면과 기화기 전후의 공기 챔버 내의 공기 배출 N2가스, 대기등 T1~T16까지 총 16개 지점의 온도를 측정하였고, 온도 측정점은Fig4와5에 점으로 개략적인 측정점을 나타내었다.
Fig6인 기화기의 모델링으로서 기화기표면및 전후 공기의 온도측정지점을 자세하게 나타낸것이다. 기화기의 튜브의 총길이는 약 20000mm이며 액화질소의 유동방향으로 약2000mm씩등분할한 지점에 열전대를 각 각 설치하였다. 그리고 열전대에서 측정된 온도는 데이터로크를 통해 8초에 1개의 테이터를 PC에 기록및 저장되도록 하였다.
시스템 내부의 공기유속의 제어는 팬과 전압조절기가 연결되어 전압을 0V~240V범위 내에서 조절함으로서 제어하였다. 유속의 측정은 디지털 마노미터를 이용하여 전압과벙압의 차로서 유속을 계산하였다. 유속을 구하는 관계식은 다음과 같다.
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액화질소의 공급유량은 액화질소 탱크에 부착된 수동밸브를 사용하여 제어하였으며, 이

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