그림과 같이 저러한 장치를 만들게 되었는데요. 더러운 물을 증류를 통해 정화시키는 장치를 생각하고 있습니다. (4계절 고온건조한 물부족 국가에 설치할)

원리는 태양열이 냄비를 가열하여 온도가 올라가면 물이 기화되어 수증기가 포화되고

압력차 때문에 증기들이 관을 타고 아래로 가면서 액화가 되어 깨끗한 물을 얻는 컨셉을 잡았습니다.

교수님께서 증기가 충분히 열을 빼앗길 수 있도록 증기가 내려가는 관을 코일형태로 모델링하라고 조언해주셨습니다.

저희가 아직 고학년이 아니고 이쪽에 대해 자세한 지식이 없어서 이렇게 질문을 하게 되었는데요

열역학적으로 봤을 때 교수님께서 납득이 될만하게 계산식을 가져와서 발표를 하라고 하시는데

저희가 인터넷으로 검색을 해보니 자연공냉식 열교환기,  전열면적 이정도가 이 모델과 관련이 있는 것 같은데요

교수님께서는 잠열, 열용량 등을 언급하셨었는데 이것들이 어디에서 계산되어야 할지도 모르겠습니다

또 열역학적인 지식을 어떤식으로 이 모델에 연결해서 무엇을 계산해야할지 갈피가 안잡히네요 ㅠㅠ

냄비 내부 온도를 대략 70~90도로 가정하고, 오염된 물을 냄비에 1.5L 정도 넣고, 코일형태의 관 주변의 온도는 30~40도정도로 가정 했을 때, (관은 아연같은 재질로 모델할 계획입니다)

설계시 필요한 공식들이나 개념들에 대해 방향을 잡아주시면 감사하겠습니다.

다른 사람들 의견

• CN- (11-12-08 19:25)

    증기가 냄비 뚜껑에서 응축되어 벽을 타고 내려가는 게 아니라 단순히 증기압으로 파이프가 채워지길 기다리는거라면 실질적으로 생산되는 물은 얼마 안 될 것 같네요.
  
  우선 냄비 속으로 들어오는 태양복사에너지, 그리고 냄비 벽면 등을 통해 외부로 도망가는 에너지를 각각 알면 평형 상태에서의 냄비 내부 온도와 증발량, 증기압이 대강 나올 것 같습니다.
  그러면 여기서 시간당 컨덴서(코일 부분)로 공급되는 수분 (증기)의 양이 나올거고...
  컨덴서의 면적을 알면 이 파트에서 빼앗기는 열에너지의 양을 계산할 수 있을테니 최종적으로 얼마나 많은 양의 물이 응축되어 모일까를 알 수 있을 것 같군요.
  
  잠열과 열용량에 관해서는 교과서를 찾아보세요.

  증기가 냄비 뚜껑에서 응축되어 벽을 타고 내려가는 게 아니라 단순히 증기압으로 파이프가 채워지길 기다리는거라면 실질적으로 생산되는 물은 얼마 안 될 것 같네요. 우선 냄비 속으로 들어오는 태양복사에너지, 그리고 냄비 벽면 등을 통해 외부로 도망가는 에너지를 각각 알면 평형 상태에서의 냄비 내부 온도와 증발량, 증기압이 대강 나올 것 같습니다. 그러면 여기서 시간당 컨덴서(코일 부분)로 공급되는 수분 (증기)의 양이 나올거고... 컨덴서의 면적을 알면 이 파트에서 빼앗기는 열에너지의 양을 계산할 수 있을테니 최종적으로 얼마나 많은 양의 물이 응축되어 모일까를 알 수 있을 것 같군요. 잠열과 열용량에 관해서는 교과서를 찾아보세요.
• avaritia (11-12-10 11:48)

    햇빛을 이용한다고 하나 대기중에서 이루어지는 만큼 아래쪽 챔버를 그늘에 놓더라도 위쪽 챔버와 아래쪽 챔버 사이에 온도차가 크지 않습니다. 그러니 냉각응축이 일어나기보다는 위아래에 증기(상온에서의 평형증기압만큼의)가 퍼진 상태가 되겠지요. 바닥에서는 약간의 물방울들이 관측될 것 같네요.
  
  또한 더러운 물의 증기압이 깨끗한 물의 증기압보다 낮다는 것을 고려하면, 깨끗한 물이 조금이라도 모이면 더이상 물의 이동은 일어나지 않게 될 것이고요.
  
  관건은 얼마나 온도차를 내느냐인데요. 아래쪽 챔버를 땅 속에 묻을 수 있도록 하면 온도차를 더 확보할 수 있지 않을까 싶네요.
  
  열역학 질문이라기보다는 적정기술 연습하는 것 같은데 (컨테스트 출품용? 그러면 여기 물어보면 안되지 않나...) 샌드필터에 비해 정수량이 많이 적을 것 같은데... 최근에는 PV패널로 전기 만든 뒤 이온수로 살균하는 장치도 나왔는데요.
   

  햇빛을 이용한다고 하나 대기중에서 이루어지는 만큼 아래쪽 챔버를 그늘에 놓더라도 위쪽 챔버와 아래쪽 챔버 사이에 온도차가 크지 않습니다. 그러니 냉각응축이 일어나기보다는 위아래에 증기(상온에서의 평형증기압만큼의)가 퍼진 상태가 되겠지요. 바닥에서는 약간의 물방울들이 관측될 것 같네요. 또한 더러운 물의 증기압이 깨끗한 물의 증기압보다 낮다는 것을 고려하면, 깨끗한 물이 조금이라도 모이면 더이상 물의 이동은 일어나지 않게 될 것이고요. 관건은 얼마나 온도차를 내느냐인데요. 아래쪽 챔버를 땅 속에 묻을 수 있도록 하면 온도차를 더 확보할 수 있지 않을까 싶네요. 열역학 질문이라기보다는 적정기술 연습하는 것 같은데 (컨테스트 출품용? 그러면 여기 물어보면 안되지 않나...) 샌드필터에 비해 정수량이 많이 적을 것 같은데... 최근에는 PV패널로 전기 만든 뒤 이온수로 살균하는 장치도 나왔는데요.