계측장치와 측정방법

본 연구에서 측정하여야 하는 유체의 유량은 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 열펌프 사이클을 유동하는 냉매의 유량이며, 둘째는 냉매가열기에 공급되는 열원인 LPG 가스의 유량 및 셋째로 각 열교환기에 공급되는 냉각수 및 열원수의 유량이다.

냉매의 유량은 코리올리스 효과를 이용한 질량유량계(mess flow meter)를 사용하였 으며, 질량유량계는 유입 및 유출구, 플랜지(flange)와 유로를 2개로 나누어주는 매니폴 드(manifold), 2개의 흐름관(flow tube)으로 구성되어 있으며, 질량을 계측하는 전기․

전자 부품으로서는 좌우에 전자 pick off, 전자 oscillator, 온도 센서로 구성 되어있다.

측정하고자하는 유체가 플랜지를 통과하면 매니폴드에서 2개의 흐름관으로 흐르면서 좌우에 설치된 전자 pick off에 의하여 유체가 흐를 때 코리올리힘에 의하여 흐름관의 뒤틀림 현상이 발생한다. 이때 위상차 신호를 검출함으로서 유체의 질량유량이 측정된 다. 전자 oscillator는 흐름관을 고유 진동 주파수로 진동시키는 작용을 하며 흐름관의 유체온도 변화에 의한 탄성계수는 온도센서에 의해 보정이 이루어진다.

열교환기와 열교환하는 열원수와 냉각수의 유량은 체적 유량계를 사용하여 측정하였 다.

냉매를 가열할 때 소비되는 가스량을 조절하기 위하여 유량조절밸브(metering valve)를 사용하여 정밀하게 조절하였으며 소비되는 가스량은 터빈형의 가스유량계를 사용하여 측정하였다.

열펌프시스템의 냉매사이클의 압력을 측정하기 위하여 압축기(compress) 입구와 출 구, 실내열교환기 출구, 실외열교환기 입구 및 냉매가열기 입구에 각각 한 개씩 종 5개 의 압력변환기(pressure transducer)를 설치하였다. 압력계는 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 브루돈형 압력계(pressure gauge)와 계측된 압력을 기록/저장하기 위하여 압력변

환기(pressure transducer)를 병렬로 동시에 설치하였다. 측정에 사용된 압력변환기 (pressure transducer)의 제원은 Table 2-2에 나타낸 바와 같다. 설치된 압력변환기에 서 출력되는 모든 값은 자료처리시스템에서 변환하여 컴퓨터에서 기록 하였다.

열펌프 시스템의 사이클 온도는 T-type(copper-constantan)열전대(thermocouple)를 사용하였다. T-type 열전대는 +쪽에 순동(cu)과 -쪽에 Cu-Ni합금으로 구성되어있으며, 본 실험에 사용한 열전대의 긁기는 0.32 mm이다.

온도측정위치는 냉각수(cooling water) 입/출구, 열원수(heating water) 입/출구, 압축 기(compressor) 입/출구, 실내열교환기 입/출구, 실외열교환기 입/출구. 냉매가열기 입/

출구, 팽창밸브 입/출구에 부착하고 측정하였으며, 자료처리시스템에 의하여 실시간으 로 컴퓨터에서 처리하였다. 측정된 온도의 불확실성은 ±1～3%이다.

본 연구를 위하여 제작한 열펌프시스템의운전시에 각 부위의 냉매의 상태 및 냉각 수와 열원수의 상태 등의 자료는 자료처리시스템의 운용소프트웨어(DAQ32)를 통하여 취득하여 컴퓨터에 저장하였으며, 취득되는 데이터는 실시간으로 컴퓨터 모니터에서 볼 수 있도록 하였다. 소비전력의 측정은 전력량 측정기(power meter)를 이용하여 측정하 였다.

Fig. 2-6, Fig. 2-7 및 Fig. 2-8은 본 연구에서 각종 데이터 취득의 흐름에 대한 개 략도이다. Fig. 2-6은 온도측정에 대한 자료취득 방법으로써 냉매측 온도측정위치는 10 군데에서 측정하였으며, Fig. 2-7은 압력측정 및 열원수와 냉각수의 유/출입 온도, Fig.

2-8은 유량 및 소비전력의 측정에 관련된 측정방법을 나타내고 있다.

Refrigerant mass flow meter

（Micro Motion F-series)

Standard uncertainty : ±0.044%

Fluid : Water (H20)

Standard uncertainty : ±0.2%

Fluid : Propane gas

Flow control range：0～5 ℓ/min Connection：1/4" tube fittings

Table 2-2 Specification of measurement device

System temperature

System pressure measurement System temperature measurement Comp.

Pressure transducer T-type thermocouple

Sub unit (DS-600)

Data acquisition system(DR-230)

Personal computer

Fig. 2-7 Data aquisition of system pressure and water side temperature measurement

System stream flow System power consumption Refrigerant

side Gas side Water side compressor

Mass flow meter Vol. flow meter

Sub unit (DS-600)

Data acquisition system (DR-230) Data acquisition system (WT1030)

Personal computer

Fig 2-8 Power and mass flow rate measurement