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문제 정의
- 본 연구에서는 열펌프 건조기 개발을 위하여 필요한 열펌프 사이클 해석, 건조 과정 해석을 수행하였다. 냉매로서 R134a를 사용한 열펌프 사 이클을 구성하고, 응축기 온도, 방열량, 건조 공 기의 유량, 건조효율과 같은 운전 조건에 대하여 열펌프의 성능계수(COP), 건조공정의 제습률 (MER), 비제습률(SMER), 증발기 제습률, 건조 기의 온도, 습도 등을 비교 분석하였다.
가설 설정
- 또한 건조기의 형태(배치식 또는 연속식 등), 공기의 유동, 피건조물의 종류 등에 따라서도 그 전달 특성이 달라진다. 본 연구에서는 감률건조 (falling rate drying) 기간의 시간에 따른 변화를 고려하는 대신 정상상태로 가정하여 항률 건조 (constant rate drying) 만을 고려하여 건조속도가 일정한 것으로 가정하였다. 건조실이 잘 단열되어 외부로의 열손실이 없는 경우에 건조과정은 엔탈피의 변화가 없는 단열 과정으로 가정할 수 있고 건조공기는 Fig.
- 건조 공정상 터널식 또는 밴드식 건조기 의 경우에는 연속적인 공정이 이루어지므로 그 공정을 정상상태로 가정할 수 있으나 상자식 건 조기의 경우에는 비정상 상태의 건조공정이 이루 어진다. 본 연구에서는 편의상 정상상태의 건조 공정으로 가정하였는데, 건조 공정의 진행을 모 사할 수 있도록 건조효율이 시간의 함수로 주어진다면 본 연구에서 사용한 동일한 해석 방법으로 시간에 따른 건조 진행 과정을 모사할 수 있다. 건조효율은 수분 증발이 많이 일어나는 건조 초기에는 약 75% 이상이고, 감률건조기간에서는 약 50% 전후의 값을 가지고, 건조 최종 단계에서 는 약 20%이하의 값을 가진다.
- 열펌프 건조기에 사용되는 열펌프 사이클은 단단 사이클로 가정하였으며, 건조 공정은 기본 설계를 위하여 상세한 해석 대신 건조 효율을 도 입하여 전체 시스템의 성능을 파악하는데 중점을 두었다. 건조 공정상 터널식 또는 밴드식 건조기 의 경우에는 연속적인 공정이 이루어지므로 그 공정을 정상상태로 가정할 수 있으나 상자식 건 조기의 경우에는 비정상 상태의 건조공정이 이루 어진다.
- 응축기에 들어가는 공기의 온도는 20笆를 사용하였다. 증발기 출구에서의 상대습도는 앞에서 설 명한 바와 같이 습공기가 포화되는 것을 가정하여 100%로 설정하였다.
- 건조공기는 건조실에서 건조에 이용된 후 증발 기에서 제습 및 에너지 회수가 이루어지고 응축 기에서 가열되어 다시 건조 공정에 이용된다. 필 요에 따라 열펌프 사이클의 안정화를 위하여 외 기가 도입되기도 하지만 본 연구에서는 건조공기 가 밀폐된 유로를 순환하는 것으로 가정하였다. 건조공기의 물성치들은 ASHRAE handbook의 습 공기 관련식들을 이용하여 구하였다.
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