[열역학] 열탕기의 설계
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- 목차
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1. 과제개요
⑴ 과제의 특징 및 목표
⑵ 주어진 설계조건
⑶ 시스템의 개요도
2. 가정
⑴ 열탕기 수조안은 정상상태의 정상유동(steady)이다.
⑵ 열탕기 수조의 출입구는 각각1개이며, 운동에너지와 위치에너지는 모두 무시한다.
⑶ 계로부터 열손실은 무시한다. 또한 관련된 일 역시 없다( 으로 정한다.)
⑷ 닭과 수조안의 물사이의 열전달 방법은 대류이다.
⑸ 한번에 들어가는 닭의 마리수는 30마리이고, 4X8의 형태로 넣는다.
⑹ 닭의 한 묶음이 컨베이에서 꺼내질때 떨어지는 물의 양은 무시한다.
⑺ 닭의 비열은 5.3 kJ/kg℃ 이다.
⑻ 열탕기 속의 물과 닭들은 1분 30초동안 완전히 열평형을 이룬다. -30초동안 이동한다.
⑼ 출입구 관의 수두손실 및 마찰, 열탕기 수조의증발 열손실은 무시한다.
3. 해석
⑴ 변수를 정한다.
⑵ 닭과 열탕기 수조 속의 물의 열평형 온도를 구한다.
⑶ 물의 출구온도와 입구온도를 구한다.
⑷ 출구온도와 입구온도에 해당하는 엔탈피(h)를 구한다.
⑸ ⑷의 데이터를 바탕으로 열전달률을 구한다.
⑹ 보충수의 질량유량을 구한다.
⑺ 천연가스 보일러의 입출구 온도를 구한다.
⑻ ⑷와 같은 조건으로 보일러 입출구의 엔탈피 값을 구한다.
⑼ ⑸와 같은 공식으로 보일러의 크기를 구한다.
⑽ 보일러의 크기에서 나온 값으로 천연가스비용을 알아낸다.
4. 결과 및 요약
5. 결론 및 토의
⑴ 결론 도출
⑵ 토의
※ 가정의 어려움
① 대류 열전달?
② 열탕기의 입구온도와 출구온도를 임의로 정한다?
③ 열전도율? 열전달율?
④ 1분 30초 후에 물과 닭은 열평형을 이룬다?
※ 여러가지 변수
① 관에서의 수두손실 및 마찰
② 열탕기에서 대기로의 증발열손실
※엑셀 프로그램
⑶ 과제를 마무리 하며...느낀점
- 본문내용
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⑺ 천연가스 보일러의 입출구 온도를 구한다.
☞ ·열탕기 출구 온도에서 나오는 물과 보충수(16℃ 수돗물)와 섞여서 보일러로 들어가게 된다. 그러므로 보일러 입구의 온도는 열탕기 출구온도에 비해 낮아지게 된다.
보일러 입구의 온도를 구하는 방법은
다음과 같다.
보일러의 입구 온도를 구하게 되고, 그림과 같이 보일러 출구온도는 열탕기 입구 온도와 같다.
⑻ ⑷와 같은 조건으로 보일러 입출구의 엔탈피 값을 구한다.
⑼ ⑸와 같은 공식으로 보일러의 크기를 구한다.
단, 검사체적은 보일러안으로 통과하는 수로로 제한한다.
( 은 질량 유량 은 보일러입구 엔탈피 은 보일러출구 엔탈피 이다.)
마지막으로 단위를 KJ/h 로 바꾸어준다.
⑽ 보일러의 크기에서 나온 값으로 천연가스비용을 알아낸다.
4. 결과 및 요약
※ Excel 프로그램 작성※
⑴ 이번에 작성한 Excel 프로그램의 변수는 열탕기의 길이와 출입질량유량으로 정했다. 이러한 두가지 변수들의 입력만으로 모든 요소가 바뀔수 있도록 프로그램을 작성하였다.
(변화하는 요소는 열탕기 출입구 온도, 엔탈피, 열전달률, 보일러 출입구 온도, 엔탈피, 보일러 크기, 천연가스비 등이 있다.)
⑵ 변수의 범위를 자체적으로 정해놓고 변화 시켰다.
☞ 열탕기 수조의 길이 5~10m 열탕기 수조의 질량 유량 1~10 kg/s
이러한 변수의 범위따라 변화하는 데이터로 결과 테이블을 작성하였다.
⑶ ⑵번 과정에서 얻어낸 결과 테이블을 바탕으로 그래프를 작성하였다.
※ 데이터 순서 ※
① 설계에 사용한 기본 엑셀 데이터
② 열탕기의 길이와 출입하는 질량유량에 변화하는 데이터
③ 열전달류, 보일러크기 그래프
④ 월간가스비 그래프 (달러 원) ▶ 다음장에서부터 순서대로 첨부됨
5. 결론 및 토의
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