Abstract
In this study, a computer simulation has been performed for the refrigeration cycle using mixed refrigerants in order to decrease the process stream temperature to $-20^{\circ}C$. Refrigerant supply temperature was assumed to be $-30^{\circ}C$ considering the temperature difference as $10^{\circ}C$ with process stream. Peng-Robinson equation of state model was selected for the computer simulation. A new alpha function proposed by Twu et al was used for an accurate prediction of pure component vapor pressure experimental data. One fluid mixing rules were used for the estimation of mixture vapor-liquid equilibria calculations. A commercial process simulator, PRO/II with PROVISION was utilized for the simulation of the overall refrigeration process. In order to minimize the compressor power consumption, we have optimized the two-stage compression system by varying the first stage compressor outlet pressure. Finally, we could obtain the minimum total power 755.7kW at the first stage compressor outlet pressure, 6 bar.
본 연구에서는 프로판이 주성분인 혼합냉매를 사용하여 프로세스의 온도를 $-20^{\circ}C$까지 낮추는 증기 재 압축을 활용한 냉동사이클에 대한 전산모사를 수행하였다. 냉매의 공급온도는 프로세스와의 온도차를 $10^{\circ}C$로 가정하여 $-30^{\circ}C$로 정하였다. 전산모사를 위한 열역학 모델식으로는 Peng-Robinson 상태방정식을 적용하였으며, 냉매 혼합물의 각 성분에 대한 순수성분의 온도에 따른 증기압을 잘 추산하기 위해서 새로운 Alpha function을 이용하였다. 한편, 냉매 혼합물의 각각의 이성분계 실험 데이터를 잘 추산하기 위한 혼합규칙으로는 van der Waals 혼합규칙을 사용하였다. 한편 전체공정의 전산모사를 위해서 Invensys사의 PRO/II with PROVISION 8.2를 활용하였으며, 압축기의 소요동력을 최소화시키기 위해서 2단 압축공정을 사용하였으며. 첫 번째 압축기 후단의 최적 압력은 6bar이며 이때 총 소요동력은 755.7kW임을 알 수 있었다.
