증기압과 온도 측정에 의한 암모니아 수용액의 On-line 농도 측정기법 연구
On-line concentration measurement of ammonia aqueous solution using vapor pressure and temperature
- 주제(키워드) 암모니아 수용액 , 농도측정 , On-line 측정
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정시영
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046603
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초록/요약
암모니아 수용액을 냉매로 사용하는 흡수식 냉동기나 하이브리드 히트펌프에서 암모니아 수용액의 농도를 정확히 측정할 수 있는 방법이 요구된다. 현재 널리 쓰이고 있는 적정법이나 밀도측정법의 경우, 농도 측정을 위해 매번 암모니아 수용액을 시스템에서 추출해야 하는 불편함과 유독성 물질인 암모니아를 직접 사람이 다루어야 하는 위험함. 실시간 농도 측정 불가, 추출 시 용액의 기화 등 외부 환경에 의한 변화로 오차 발생 가능성 등 여러 단점이 존재한다. 그리하여 추출하는 방법 대신 시스템의 내부에서 수용액의 농도를 측정하는 방법이 요구된다. 본 연구에서는 건도값을 0으로 가정할 수 있는 상황을 만들어 포화증기압과 온도를 측정하고 암모니아 수용액의 농도를 On-line으로 측정할 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 실험장치는 실제 히트펌프를 모사하여 ABS(absorber), DES(desorber)를 가진 순환라인을 구성하였으며 ABS와 DES 이후에 건도를 0으로 가정할 수 있도록 측정 chamber를 배치하였다. 각 실험장비는 균압관으로 연결하여 압력을 같게 하였으며 이를 측정하는 압력계는 DES에 설치하였다. 열량을 같게 하고 질량유량을 변화시키거나 질량유량이 같은 상태에서 DES에 가해주는 열량을 변화시키는 방식으로 3가지 서로 다른 농도에 대하여 실험을 수행하였다. 농도는 DES에서 넘어온 암모니아 수용액이 모이는 chamber B에서의 농도를 기준으로 하였는데, 이는 추출법으로 비교값을 측정하기 위해 chamber B에서의 수용액을 추출하였기 때문이다. 측정된 온도와 압력, 건도값을 가지고 암모니아 수용액의 농도를 계산하고 밀도 측정법으로 구한 농도와 비교하였다. 실험은 시스템을 순환하지 않은 경우와 0.31, 1 kW의 가열량, 60, 200 g/min 의 질량유량 그리고 15 ℃로 고정된 냉각수의 온도에서 실행하였다. 시스템이 순환하지 않는 경우 내부의 온도가 일정하지 않아 추출법과 on-line 측정법의 차이가 크게 나타났으며 시스템을 순환시키고 steady-state일 경우에 차이가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 농도의 변화나 가열량이 변화하더라도 두 방법의 차이가 그리 크지 않음을 확인할 수 있는데, chamber 에서 반응이 끝난 수용액으로만 측정하여 건도가 0인 상태에서 측정하였기 때문으로 생각된다.
more초록/요약
In hybrid heat pump system and ammonia/water absorption system, ammonia aqueous solution’s concentration is key point to control system operation. Normally, extraction method is one of the widely used methods for measure concentration. However, extraction methods are inconvenient because the solution should be extracted for the measurement. Besides, extraction methods have significant error can be became by the evaporation of ammonia during the sampling and measuring procedure. Moreover extraction methods can not attain concentration results on real-time. Therefore, a reliable on-line measurement method is required. The saturated vapor and temperature method, which can be applied for the on-line system is designed, built and tested with experimental apparatus. It based on quality is zero, concentration is only function of temperature and pressure. The quality is important in this method. So chambers are made to make sure quality is zero. Comparing with results of density measurement, it is found that results of on-line method has accuracy. However in high concentration, difference between each methods are bigger because of ammonia evaporation.
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