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실제의 장치는 터빈타입으로 제작이 진행되고 있습니다.
증기가 터빈과 층돌하면서 에너지를 전달하고 응축되어도 파손되지 않는 구조의 고효율 터빈.(반시계방향으로 회전함) 빨간색부분이 터빈이고 초록색부분은 공기분자를 일정한 방향으로 유도해주는 노즐입니다. 터빈날개의 끝부분은 압축기능을 가지고 있기 때문에 진공상태로 팽창되었던 공기가 대기압까지 재압축된 후 배출됩니다.
공기분자 하나가 터빈에 에너지를 전달하면서 통과하는데 걸리는 시간은 약1/5000초 정도입니다.
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왕복동 피스톤의 경우 실제로 운전할 수 있는 피스톤의 이동속도는 스트로크가 100mm인 승용차엔진의 경우 6000rpm(100rps)으로 회전할 때에도 상사점과 하사점의 중간위치의 속도인 최고속도도 31.4m/s에 불과합니다.
0.1*3.14*100 = 31.4
31.4m/s라는 속도는 섭씨10도일때의 질소분자의 운동속도의 절반인 251m/s에 비하면 너무 느리기 때문에 분자의 에너지를 피스톤에 효과적으로 전달할 수 없습니다.
터빈타입은 진동이 거의 없기 때문에 베어링의 성능만 확보되면 충분한 원주속도를 실현할 수 있습니다.
아래 표에서 보실 수 있는 것처럼 직경이 250mm인 터빈의 경우 19183rpm으로 돌리면 원주속도가 질소분자의 운동속도의 1/2인 251m/s를 실현할 수 있습니다.
고속베어링은 한국터보기계(http://www.kturbo.com/main.html)에서 공급받을 수 있으며
한국터보기계도 공기엔진의 제작에 동참하고 있습니다.
권교수님께서 연대를 나오셨다면 나중에 귀국하셔서 연세대학교 기계공학부 윤웅섭교수님도 만나실 수 있겠네요.
http://suny.yonsei.ac.kr/~spray/mol_dynamics.html
http://suny.yonsei.ac.kr/~spray/professor.html
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Dia입력-->rpm | 2004. 11. 22 김영준 | ||||||||
냉매 | 화학식 | 분자량 | 1기압 비등점(' c) | 냉매 Vapor 온도('c) | 분자속도 (m/sec) | 팽창기 ( rpm) | 팽창기 선속도(m/sec) | 팽창기 Dia.(mm) | |
R-123 | C2HCl2F3 | 153.0 | 28.7 | 10 | 214.7 | 8206.5 | 107.4 | 250.0 | |
R-134A | CH2FCF3 | 102.0 | -26.5 | 10 | 263.0 | 10051 | 131.5 | 250.0 | |
R-11 | CCl3F | 137.4 | 23.78 | 10 | 226.6 | 8659.9 | 113.3 | 250.0 | |
R-22 | CHClF2 | 86.5 | -40 | 10 | 285.6 | 10914 | 142.8 | 250.0 | |
질소 | N2 | 28.0 | -196 | 10 | 502.0 | 19183 | 251.0 | 250.0 | |
물 | H2O | 18.0 | 100 | 10 | 626.1 | 29907 | 313.0 | 200.0 | |
수소 | H2 | 2.0 | -252.87 | 10 | 1,878.2 | 89722 | 939.1 | 200.0 | |
헬륨 | He | 4.0 | -268.93 | 10 | 1,328.1 | 63443 | 664.0 | 200.0 |
권 영일 | 글쎄요... 남식씨가 좋은 연구원인건 확실하네요... 제 시간을 이렇게 가져 가는걸 보면 ^^; 순수 과학을 하는 눈엔 마지막 상태표가 들어와요. 상태표는 기체에 대해 의미가 있어요. 만약 온도가 내려가고 자발적 응축작용이 일어나면, 압력이 주어진 온도의 증기압까지 떨어지겠죠.
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[11:21] | |
권 영일 | 액체는 무거우므로 중력에 의해 자발적으로 용기밖으로 배출할 수 있을 것이고 (액체 질소가 가격이 제법되죠? ^^)... 따라서 단열 압축에 필요한 일이 거의 없이 피스톤을 원위치(부피가 0)으로 할 수 있을 거예요. 피스톤을 대기에 순간적으로 개방하면 대기가 피스톤에 들어오며 단열 팽창을 시작할 거예요.
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[11:30] | |
권 영일 | 부피 V -> 0 (중력 적출), 압력 0 -> P (피스톤 개방)가 거의 일이 필요없거나 에너지를 만드는 과정이므로, 모든 과정이 공기에서 에너지를 뽑아내는 과정이 되네요 ^^;.
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[11:35] | |
권 영일 | 경제성에는 도움이 될수없으나, 경제성이 있다는 말씀을 믿어드리네요. 돈 벌으면 연구비도 두둑히 주시고 맥주 잘 사셔야 합니다. ^^ 제가 연대를 나아서 그런지 맥주를 좋아하거든요 ^^
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[11:39] | |
주남식 | 저는 성이 주가입니다. 주종불문이니 잘되었군요. 돈 잘 벌 수 있도록 팍팍 밀어 주십시오. 연구비와 술값은 번돈으로 쓰는 것인데 무엇이 아깝겠습니까? 함께 좋은 세상을 만들어 봅시다. 아자!! 화이팅!!!
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[13:10] |