heat pump 실험 보고서

소개글

heat pump 실험 보고서

목차

Ⅰ. 실험 목적
Ⅱ. 이론적 배경
Ⅲ. 실험 장치 & 방법
Ⅳ. 실험 결과
Ⅴ. 실험 결과 분석 & 토의
Ⅵ. 오차 분석
Ⅶ. 결론

본문내용

Ⅰ. 실험 목적
1. Heat pump의 작동을 실제로 살펴보고, 각각의 과정에 대해 분석하고, 이상적인 기관과 비교하여 오차원인을 분석한다.
2. Heat pump에 열역학 제 1 법칙을 적용하고 열역학 제 1법칙을 이해한다.
3. Heat pump의 작동원리를 알아보고, Heat pump에 대한 이해를 높인다.

Ⅱ. 이론적 배경

1) Heat pump
Heat pump는 높은 온도의 reservoir에게 열을 주는 것이 목적이다. Refrigerator와는 같은 사이클이지만, 어떤 과정에 초점을 맞추었냐에 따라서 heat pump와 refrigerator로 나뉜다고 할 수 있다. heat pump와 refrigerator의 efficiency는 다르게 나타나는데 효율은 아래와 같다.
먼저 heat pump의 efficiency는 앞서 말한 것처럼 높은 온도의 reservoir에게 열을 주는 것이 목적이기 때문에 다음과 같은 식으로 표현된다.

또한 이 식을 이상기관인 Carnot cycle과 real cycle로 나누어 쓸 수 있는데, 그 식은 다음과 같다.
(heat pump 가 카르노 기관일 때)
(실제상황)
한편 refrigerator는 낮은 온도의 reservoir로부터 열을 빼앗는 것이 목적이기 때문에 efficiency는 다음과 같다.

2) The Ideal Heat Pump
Heat pump 중에 cycle의 모든 process가 reversible한 heat pump를 ideal heat pump라 한다. 따라서 process가 reversible하므로 cycle역시 reversible하게 되며, 이러한 cycle을 Carnot cycle이라 한다.


Ideal heat pump에서 각 과정은 다음과 같다.

1) 1-2(compressor): Isentropic process로서 compressor에 의해서 온도가 TL에서 TH로 증가하는 동안 단열 압축되는 과정으로 받은 work만큼의 enthalpy가 증가한다.
2) 2-3(condenser): Isothermal process로서 Condenser에서 얼어나며, high temperature reservoir로 heat을 방출하는 process로 temperature와 pressure가 일정한 과정이다.
3) 3-4(expansion valve): Isentropic process로서 expansion valve를 지나면서 외부에 일을 하고, high pressure, high temperature에서 low pressure, low temperature로 된다.
4) 4-1(evaporator): Isothermal process로서 low pressure에서 evaporator를 지나면서 low temperature reservoir로부터 heat를 받는 process로 condenser에서의 process와 마찬가지로, temperature과 pressure가 일정한 process이다.

참고 자료

1. Fundamentals of Thermodynamics 6ed, Sonntag, wiley 2002.