드럼 및 히트펌프 사이클 연계 해석 모형을 이용한 소형 히트펌프 의류 건조기 과도상태 해석에 관한 연구
A Study on Dynamic Simulation Model of Heat Pump Clothes Dryer Using the Combining Drum and Heat Pump Simulations
- 주제(키워드) 과도상태 해석 , 열 및 물질전달 , 히트펌프 의류 건조기
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 유재석, 윤백
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000029757
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
최근 들어 경제성과 설치 편리성 등으로 인하여 히트펌프 의류 건조기의 사용이 급격히 증가하고 있다. 히트펌프 의류 건조기의 성능은 히트펌프 사이클 각 요소의 사양과 공기 유량, 건조기 외부로의 열손실, 주변 공기의 온/습도, 빨래의 무게 등 다양한 인자의 영향을 받는다. 건조기 설계 시 고려해야 하는 변수가 방대하기 때문에, 실험을 통한 건조기의 설계는 많은 시간과 비용이 소요된다. 따라서 시뮬레이션을 통한 해석적 방법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 히트펌프 사이클 해석과 건조기 드럼 내부에서의 과도상태 열 및 물질전달 해석을 연계하여 건조기 시스템을 해석하는 방법을 제시하였다. 다양한 운전 조건에 대하여, 해석 모형의 예측 결과와 건조기 시스템의 실험 결과를 비교하여 드럼 내부의 열 및 물질전달계수와 열손실계수를 도출하였다. 도출된 계수들을 적용하여, 건조기 시스템 해석 모형을 추가적인 실험 결과와 비교함으로써 건조 시간과 전력 사용량 등을 매우 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다. 따라서 실제 건조기 설계 과정에 본 시뮬레이션 모형을 활용함으로써, 적은 시간과 비용으로 최적의 설계 변수를 도출하는데 많은 도움이 될 것으로 사료된다.
more초록/요약
Recently clothes dryer utilizing the heat pump technology is getting more popular because of low energy cost and no need for exhaust pipe. The performance of the heat pump clothes dryer is affected by various parameters such as air flow rate, heat loss from the drum to the ambient air, ambient air temperature and humidity, mass of the clothes and so on. Since there exists a number of variables determining the performance of dryer and it takes a couple of hours to complete a single drying cycle, it is quite time consuming and costly to find the optimal parameters by experiment only. In the present work a simulation model combining the refrigeration cycle and the transient heat and mass transfer phenomena inside drum has been proposed. The heat/mass transfer coefficients and heat loss coefficient for various conditions has been derived by comparing system simulation results with the experimental data. The simulation model has been finally verified with additional cases of various conditions, and has been proved to provide a useful tool predicting drying time and energy consumption with a considerable accuracy and less cost.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 절 연구 동향 및 분석 5
제 3 절 연구 목적 7
제 2 장 드럼 및 히트펌프 사이클 연계 해석 모형 8
제 1 절 드럼 내부 열 및 물질전달 해석 모형 8
제 2 절 히트펌프 사이클 해석 모형 12
제 3 절 드럼 및 히트펌프 사이클 연계 해석 모형 14
제 3 장 건조기 시스템 실험 17
제 1 절 실험 장치 및 구성 17
제 2 절 실험 방법 및 조건 23
제 3 절 건조기 내부 공기 유량 도출 25
제 4 절 물질전달계수 및 열손실계수 도출 30
제 4 장 히트펌프 의류 건조기 과도상태 해석 결과 32
제 1 절 건조기 내부 공기 유량 도출 결과 32
제 2 절 물질전달계수 및 열손실계수 도출 결과 36
제 3 절 건조기 시스템 과도상태 해석 결과 40
제 5 장 결론 및 추후 연구 55
제 1 절 결론 55
제 2 절 추후 연구 57
참고 문헌 58
부록 A - 건조기 시스템 해석 결과 60
Abstract 76
