기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서 Report
기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서 Report
기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서
기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서
1. 실험 목적
단열 포화 과정을 통해서 흐르는 공기에 열과 습도를 가했을 때 이에 따른 공기의 성질을 측정하고, 실험 기구로 구한 와 을 통해서 이론적으로 구한 값의 차이로 인해 발생하는 오차를 구하게 된다. 그리고 이를 통해서 를 조작하는 변수에 대해 고찰해보는 것이 이번 실험의 목적이다.
2. 이론
상대습도를 결정하는 한 가지 방법은 공기의 이슬점 온도를 결정하는 것이다. 이슬점 온도를 알면 및 상대습도를 결정할 수 있다. 절대습도나 상대습도를 결정하는 대표적인 방법은 아래의 그림과 같은 단열 포화 과정이 있다.
이 시스템에는 길이가 길고 단열된 채널에 물이 저장되어 있다. 값을 모르는 과 온도 인 포화되지 않은 공기가 정상유동으로 채널을 통과한다. 공기가 물 위를 통과하면 물의 일부가 증발하여 공기와 혼합된다. 이 과정이 진행되면 공기 중 수분의 양은 증가하고, 공기의 온도는 낮아질 것이다. 물의 증발잠열이 공기에서 전달되기 때문이다. 채널이 충분이 길다면 출구의 공기는 온도 의 거의 포화된 공기가 되고 이 온도를 단열 포화온도라 부른다. 채널에 온도 인 보충수를 증발과 같은 비율로 공급하면 위의 과정은 정상유동 과정으로 해석이 가능하다. 이 과정은 열이나 일의 출입이 없고, 도 무시할 수 있다. 두 개의 입구와 한 개의 출구로 이루어진 정상 유동계에 대한 질량 보존과 에너지 보존 관계식은 다음과 같다.
ㆍ질량 보존
ㆍ에너지 보존
양변을 로 나누면
그리고 비습도와 상대습도의 관계
를 통해서
를 구할 수 있다.
( 일 때 )
3. 계산 및 오차
실험을 통하여 다음 표와 같은 측정값을 얻었다.
측정순서
(보충수)
1
43.8℃
10.7%
20.2℃
37.0℃
19.5%
2
58.2℃
4.8%
21.4℃
42.9℃
14.8%
3
82.2℃
1.8%
22.8℃
55.5℃
9.3%
계산 과정은 다음과 같다
(1)
(2) ()
(3)
첫 번째 측정값을 계산해보면(대기압 : 100kPa)
따라서 측정값과의 오차를 계산해 보면
두 번째 측정값을 계산해보면
측정값과의 오차를 계산해 보면
세 번째 측정값을 계산해보면
측정값과의 오차를 계산해 보면
4. 결론
이론값과 측정값의 차이를 비교해 보면 출구와 입구의 온도가 올라갈수록 오차가 급격하게 커지는 것을 볼 수 있다. 가장 눈에 띄는 원인으로는 보충수의 온도와 출구의 온도차가 크다는 것이다. 이상적인 실험이 되기 위해서는 이 두 온도가 같아야 하는데 위의 측정값을 보면 두 온도의 차이가 점점 커지는 것을 알 수 있다. 보충수는 입구 온도의 변화에도 1도씩만 올라가는 반면, 출구 온도는 더 급격히 오르면서 온도차이를 내고 있다. 두 지점의 차이가 가장 큰 오차의 원인으로 보인다.
두 번째로는 의 조절에 관여하는 Heater Controller도 거론할 수 있다. 우리가 실험에 사용한 컨트롤러는 온도가 우리가 지정한 온도에서 3℃떨어지면 다시 켜지고, 지정한 온도가 되면 다시 꺼지는 방식으로 온도를 유지했다.(오른쪽 사진에서 우측의 불이 들어오면 켜짐, 불이 꺼지면 꺼짐) 그렇기에 정상상태에 도달하기가 매우 어려우며 최대한 기다린다 해도 특정한 온도 구간(약 4℃차이)을 주기적으로 왔다 갔다 하는 것이 관찰되었다.
그리고 이 실험이 단열 포화온도 측정실험인 만큼, 채널의 단열이 완벽하지 않은 것도 오차의 원인으로 볼 수 있다. 채널을 구성하고 있는 외벽이 생각보다 두껍지 않음을 확인했기에 단열이 잘 이루어지지 않았다고 추측할 수 있었다.
를 조작하려면 이론적으로 를 구하는데 사용되는 변수들을 조작하면 된다. 먼저 비습도를 일정하게 해주면서 가열하는 방법이 있다. 이렇게 되면 Psychometric Chart상에서 왼쪽방향으로 움직이게 되고 이에 따라 상대습도를 감소시키는 효과를 얻는다. 물론 비습도를 일정하게 하면서 냉각을 하면 상대습도는 올라간다. 두 번째로 가습을 해주면서 가열하는 방법이 있다. 가습을 해준다는 뜻은 비습도를 올려준다는 것과 같은 의미이기 때문에 그 정도에 따라 차이는 있지만 상대습도를 증가시킬 수 있다.
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11074146&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 3 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서
파일이름 : 기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서.hwp
키워드 : 기초공학실험,단열포화,실험,보고서
자료No(pk) : 11074146
기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서
기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서
1. 실험 목적
단열 포화 과정을 통해서 흐르는 공기에 열과 습도를 가했을 때 이에 따른 공기의 성질을 측정하고, 실험 기구로 구한 와 을 통해서 이론적으로 구한 값의 차이로 인해 발생하는 오차를 구하게 된다. 그리고 이를 통해서 를 조작하는 변수에 대해 고찰해보는 것이 이번 실험의 목적이다.
2. 이론
상대습도를 결정하는 한 가지 방법은 공기의 이슬점 온도를 결정하는 것이다. 이슬점 온도를 알면 및 상대습도를 결정할 수 있다. 절대습도나 상대습도를 결정하는 대표적인 방법은 아래의 그림과 같은 단열 포화 과정이 있다.
이 시스템에는 길이가 길고 단열된 채널에 물이 저장되어 있다. 값을 모르는 과 온도 인 포화되지 않은 공기가 정상유동으로 채널을 통과한다. 공기가 물 위를 통과하면 물의 일부가 증발하여 공기와 혼합된다. 이 과정이 진행되면 공기 중 수분의 양은 증가하고, 공기의 온도는 낮아질 것이다. 물의 증발잠열이 공기에서 전달되기 때문이다. 채널이 충분이 길다면 출구의 공기는 온도 의 거의 포화된 공기가 되고 이 온도를 단열 포화온도라 부른다. 채널에 온도 인 보충수를 증발과 같은 비율로 공급하면 위의 과정은 정상유동 과정으로 해석이 가능하다. 이 과정은 열이나 일의 출입이 없고, 도 무시할 수 있다. 두 개의 입구와 한 개의 출구로 이루어진 정상 유동계에 대한 질량 보존과 에너지 보존 관계식은 다음과 같다.
ㆍ질량 보존
ㆍ에너지 보존
양변을 로 나누면
그리고 비습도와 상대습도의 관계
를 통해서
를 구할 수 있다.
( 일 때 )
3. 계산 및 오차
실험을 통하여 다음 표와 같은 측정값을 얻었다.
측정순서
(보충수)
1
43.8℃
10.7%
20.2℃
37.0℃
19.5%
2
58.2℃
4.8%
21.4℃
42.9℃
14.8%
3
82.2℃
1.8%
22.8℃
55.5℃
9.3%
계산 과정은 다음과 같다
(1)
(2) ()
(3)
첫 번째 측정값을 계산해보면(대기압 : 100kPa)
따라서 측정값과의 오차를 계산해 보면
두 번째 측정값을 계산해보면
측정값과의 오차를 계산해 보면
세 번째 측정값을 계산해보면
측정값과의 오차를 계산해 보면
4. 결론
이론값과 측정값의 차이를 비교해 보면 출구와 입구의 온도가 올라갈수록 오차가 급격하게 커지는 것을 볼 수 있다. 가장 눈에 띄는 원인으로는 보충수의 온도와 출구의 온도차가 크다는 것이다. 이상적인 실험이 되기 위해서는 이 두 온도가 같아야 하는데 위의 측정값을 보면 두 온도의 차이가 점점 커지는 것을 알 수 있다. 보충수는 입구 온도의 변화에도 1도씩만 올라가는 반면, 출구 온도는 더 급격히 오르면서 온도차이를 내고 있다. 두 지점의 차이가 가장 큰 오차의 원인으로 보인다.
두 번째로는 의 조절에 관여하는 Heater Controller도 거론할 수 있다. 우리가 실험에 사용한 컨트롤러는 온도가 우리가 지정한 온도에서 3℃떨어지면 다시 켜지고, 지정한 온도가 되면 다시 꺼지는 방식으로 온도를 유지했다.(오른쪽 사진에서 우측의 불이 들어오면 켜짐, 불이 꺼지면 꺼짐) 그렇기에 정상상태에 도달하기가 매우 어려우며 최대한 기다린다 해도 특정한 온도 구간(약 4℃차이)을 주기적으로 왔다 갔다 하는 것이 관찰되었다.
그리고 이 실험이 단열 포화온도 측정실험인 만큼, 채널의 단열이 완벽하지 않은 것도 오차의 원인으로 볼 수 있다. 채널을 구성하고 있는 외벽이 생각보다 두껍지 않음을 확인했기에 단열이 잘 이루어지지 않았다고 추측할 수 있었다.
를 조작하려면 이론적으로 를 구하는데 사용되는 변수들을 조작하면 된다. 먼저 비습도를 일정하게 해주면서 가열하는 방법이 있다. 이렇게 되면 Psychometric Chart상에서 왼쪽방향으로 움직이게 되고 이에 따라 상대습도를 감소시키는 효과를 얻는다. 물론 비습도를 일정하게 하면서 냉각을 하면 상대습도는 올라간다. 두 번째로 가습을 해주면서 가열하는 방법이 있다. 가습을 해준다는 뜻은 비습도를 올려준다는 것과 같은 의미이기 때문에 그 정도에 따라 차이는 있지만 상대습도를 증가시킬 수 있다.
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11074146&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 3 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서
파일이름 : 기초공학실험 - 단열포화 실험 보고서.hwp
키워드 : 기초공학실험,단열포화,실험,보고서
자료No(pk) : 11074146
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