기초공학실험
- 공기조화 (온도/습도 조절) 실험 -
1. 실험 개요
본 실험에서는 공기조화 실험장치를 사용하여 흐르는 공기에 열과 습도를 가하여 이에 따른 공기의 성질을 측정하고, 적절한 작업 및 생활 환경 조성을 위한 공기의 온도와 습도를 조절하는 과정인 공기조화에 대하여 알아보고자 한다.
2. 실험 이론 및 원리
상대습도를 결정하는 한가지 방법은 공기의 이슬점 온도를 결정하는 것이다. 이슬점 온도를 알면 증기압 및 상대습도를 결정 할 수 있다. 절대 또는 상대습도는 단열 포화 과정을 통하여 결정 할 수 있다.
[그림1]과 같이 길이가 같고 단열된 채널에 물이 저장되어 있을 때, 습도비 , 온도 인 포화되지 않은 공기가 정상유동으로 채널을 통과할 때, control volume 내 물의 일부가 증발하여 공기와 혼합된다. 이 과정에서 물의 증발 잠열이 공기에서 전달되기 때문에 공기 중 수분의 양이 증가하고, 공기의 온도는 낮아진다. 채널이 충분히 길면, 출구 공기는 온도 인 포화공기(=100%)가 되며, 이때의 온도를 단열포화온도라 한다.
[그림1] 공기조화 실험장치의 Control volume
채널에 온도 인 보충수를 증발과 같은 비율로 공급하면 위 단열포화과정은 정상유동 과정으로 해석이 가능하다. 이 과정은 열이나 일의 출입이 없고, 운동, 위치에너지 변화도 무시할 수 있다. 두 개의 입구와 한 개의 출구로 이루어진 정상 유동계의 질량 보존과 에너지 보존식은 다음과 같다.
1) 질량 보존
건공기의 질량유량은 일정하므로, 이고,
공기 중 증기의 질량유량이 만큼 증가할 때, 이므로
이다. ()
따라서, …………………………………………………………… [식1]
2) 에너지 보존
(and )에서,
, ( 일 때)
질량보존 식과 함께 정리하면,
이며 양변을 로 나누고, 로 나타내면,
………………………………………[식2]
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2013.03.11
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