• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.811-819
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• 2012

공랭식 응축기는 대기중의 공기를 이용해 스팀을 응축수로 전환시키는 발전용 냉각설비이다. 추운 겨울철, 공랭식 응축기는 열교환부 관내의 응축수가 동결되어 튜브 자체가 터지는 심각한 동파 문제를 수반한다. 이는 기존 공랭식 응축기 시스템이 가지는 튜브 출구의 구조적 문제로 인한 응축되지 않은 스팀 및 비응축성 기체의 역류가 주요 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 유사 모의 공랭식 응축기 시스템을 설계 및 제작하여 기존의 공랭식 응축기 시스템이 가지고 있는 문제점을 구현하고, 이를 해결하기 위한 설계가 가능함을 실험적으로 증명하였다. 기존 공랭식 응축기 시스템의 작동 원리와 유사한 조건에서 실시한 실험에서 역류에 의한 튜브 동결을 관찰할 수 있었다. 반면 신개념 공랭식 응축기 시스템을 적용한 실험에서는 역류 및 동결 발생없이 열교환이 잘 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권3호
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• pp.201-207
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• 2015

공랭식 응축기(ACC, Air Cooled Condenser)는 공기를 냉매로 이용하여 저압 스팀을 응축하는 설비로써 사막이나 내륙 등 물이 부족한 지역에서 주로 사용된다. 공랭식 응축기의 성능은 풍속이나 대기온도와 같은 외기 조건에 의해 크게 영향을 받으므로 성능 저하 개선을 위해 여러 장치들이 설치된다. 본 연구에서는 풍속에 의한 ACC 성능 변화를 확인하고 윈드 스크린에 의한 성능 개선 효과를 분석하기 위해 CFD 해석을 수행하였다. CFD 는 질량 보존, 운동량 보존 등 미분방정식을 차분방정식으로 변환하여 검사 체적에 대해 속도, 온도 등을 계산하는 기법이다. 풍속이 3m/s 에서 7m/s 로 상승할 때, ACC 에 설치된 팬 공급 유량은 약 15.76% 감소하며 ACC 유입 공기 온도는 $5.55^{\circ}C$ 증가한다. 윈드 스크린을 적절히 설치한 경우, 풍속이 7m/s 이고 윈드 스크린이 설치되지 않은 경우에 비해 팬 공급 유량이 약 5.18% 증가하며 ACC 유입 공기 온도 상승은 $2.08^{\circ}C$ 감소하는 효과가 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.353-362
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• 2019

그간 캐스케이드 냉동 시스템에 대해서 열역학적 해석은 다수 수행되었으나 증발기, 응축기, 인터쿨러 등 부품 해석을 통한 시스템 평가는 미진한 상태이다. 본 연구에서는 냉방 및 냉동 열교환기가 별도로 장착되어 있고 하부 사이클에 공랭식 응축기와 인터쿨러가 직렬로 연결되어 있는 캐스케이드 냉동 사이클에 대해 성능 해석을 수행하였다. 우선 증발기, 응축기, 인터쿨러 등 요소부품에 대해 모델링을 수행하고 R-410A를 사용하는 냉방 능력 8 kW, 냉동 능력 15 kW의 캐스케이드 냉동 사이클의 요소 부품의 - 상부 응축기, 하부 응축기, 냉방 증발기, 냉동 증발기, 인터쿨러, 압축기, 전자팽창변 - 설계를 수행하였다. 설계 사양에 대하여 외기 온도를 $26^{\circ}C$에서 $38^{\circ}C$로 변화시키며 해석을 수행한 결과 냉각 열량은 하부 증발기에서는 거의 일정하고 상부 증발기에서는 9% 감소, 인터쿨러에서는 63% 증가하였다. 한편 COP는 외기 온도의 증가에 따라 감소하였다. 인터쿨러가 작동하지 않는 사이클 대비 인터쿨러 사이클이 COP 측면에서 우위를 보였다. 또한 상부 응축기의 크기를 당초 설계치의 2배 증가시키면 하부 증발기 열량은 변함이 없는 반면 상부 증발기 열량은 4% 증가하였다. 한편 상부 응축기의 크기 증가에 따라 상부 사이클의 COP는 증가하는 반면 하부 사이클의 COP는 큰 변화가 없다. 또한 하부 응축기 크기를 2.8배 증가시키면 상하부 증발기의 열량 변화는 거의 없고 인터쿨러의 열량만이 8% 감소하였다. 아울러 하부 사이클의 COP는 응축기의 크기가 증가함에 따라 다소 증가하였으나 상부 사이클의 경우는 그 변화가 미미하였다.

• 설비공학논문집
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• 제16권3호
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• pp.203-210
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• 2004

This paper describes the potential advantages in applying evaporative cooling to air-cooled condensers. The cooling characteristics of an air-cooled condenser with its surface fully covered with thin water film are investigated and compared with that of an air-cooled condenser with usual dry surface. By applying the evaporative cooling, the cooling performance of the condenser is shown to improve enormously. When the outdoor air is 35$^{\circ}C$ and 40% in relative humidity, the condensing temperature of the refrigerant is decreased by 2$0^{\circ}C$. Even when the incoming air is fully saturated with water vapor, the evaporation from the wet surface occurs to cause a decrease in the condensing temperature by 1$0^{\circ}C$. The main reason for this improvement is assessed as the addition of an efficient cooling mechanism which is the water evaporation resulting in latent heat absorption.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2004년도 동계학술대회 논문집
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• pp.71-71
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• 2004

• 설비공학논문집
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• 제22권10호
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• pp.710-718
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• 2010

A numerical study was performed to predict refrigerant charge amount in a mini-channel condenser for a R410A residential air-conditioning system. Multi-channel flat tubes with 12 mini-channels of 1.17 mm average hydraulic diameter for each tube were applied to the condenser. The condenser consisted of 3 passes, and the first, second, and third pass had 44, 19, and 11 tubes, respectively. Each pass was connected by a vertical header. In this study, the condenser was divided into 410 finite volumes, and analyzed by an $\varepsilon$-NTU method. With thermophysical properties and void fraction models for each volume element, the R410A amount distribution and a total charge amount in the condenser were calculated. The predicted total charge amount was compared with the experimentally measured charge amount under a standard ARI A condition. The developed model could predict the charge amount in the mini-channel condenser within prediction errors from -23.9% to -3.0%. Air velocity distribution at the condenser face was considered as non-uniform and uniform by the simulation model, and its results showed that the air velocity distribution could significantly influence the charge amount and vapor phase distribution in the condenser.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1003-1010
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• 2013

본 연구에서는 식료품의 진열과 보관에 사용되며 전시효과가 우수한 냉기 강제순환식 쇼케이스의 성능을 예측하는 프로그램을 개발하였다. 압축기의 성능해석에는 제조사에서 제공한 성능선도를 사용하였고 모세관 내 압력손실은 균질유동 모델을 사용하여 계산하였다. 증발기와 응축기는 미소체적으로 구분하여 에너지 균형을 고려하였고 관내측과 공기측 열전달계수는 적절한 상관식으로부터 구하였다. 압축기로 3/4 마력급 왕복동식 2개를 사용하고, 팽창장치로는 내경 1.6 mm의 모세관을, 응축기와 증발기로는 상호 공유형태의 핀-튜브 열교환기를 적용한 쇼케이스 시제품에 대해 성능시험을 수행하고 시험결과와 비교했을 때, 본 프로그램은 시제품의 증발 온도와 응축 온도를 적절히 예측함을 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.81-91
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• 2013

A novel design process of a parallel multi-flow type air-cooled condenser of a dual-loop waste heat recovery system with Rankine steam cycles for improving the fuel efficiency of gasoline automobiles has been investigated focusing on reduction of the pressure drop inside the micro-tubes. The low temperature condenser plays a role to dissipate heat from the system by condensing the low temperature loop working fluid sufficiently. However, the refrigerant has low evaporation temperature enough to recover the waste from engine coolant of about $100^{\circ}C$ but has small saturation enthalpy so that excessive mass flow rate of the LT working fluid, e.g., over 150 g/s, causes enormously large pressure drop of the working fluid to maintain the heat dissipation performance of more than 20 kW. This paper has dealt with the scheme to design the low temperature condenser that has reduced pressure drop while ensuring the required thermal performance. The number of pass, the arrangement of the tubes of each pass, and the positions of the inlet and outlet ports on the header are most critical parameters affecting the flow uniformity through all the tubes of the condenser. For the purpose of the performance predictions and the parametric study for the LT condenser, we have developed a 1-dimensional user-friendly performance prediction program that calculates feasibly the phase change of the working fluid in the tubes. An example is presented through the proposed design process and compared with an experiment.

• 한국생산제조학회지
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• 제26권2호
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• pp.243-250
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• 2017

A numerical study was conducted to calculate the cooling capacity variation of a power plant ACC (air-cooled condenser) caused by changes in operating conditions. A numerical model was developed using the ${\varepsilon}-NTU$ and finite volume method, containing 100 elements for a single low fin tube. The model was validated through a comparison of cooling capacity between the simulated values and manufacturer's data. Even though simple assumptions and previously presented heat transfer correlations were applied to the model, the prediction error was 1.9%. The simulated variables of the operating conditions were air velocity, air temperature, and mass flux. The analysis on the variation of thermal resistance along the tube showed that the water side thermal resistance was higher than the air side thermal resistance at the downstream end of the tube, indicating that the ACC capacity could be increased by applying technology to enhance in-tube flow condensation heat transfer.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.573-577
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• 2013

히트펌프는 에너지 효율이 높고, 지열, 폐열, 공기열 등 다양한 열원 사용이 가능하기 때문에 보급이 빠르게 확대되고 있다. 공기를 열원으로 이용하는 공랭식 히트펌프의 경우는 실외기 표면에 형성되는 서리를 제거하기 위해 제상운전이 요구된다. 일반적으로 사용하는 역사이클(reverse cycle) 제상운전 방법은 연속난방이 불가능하며 이로 인해 성능계수가 감소하는 원인이 된다. 본 연구에서는 실외기 코일용 휜-관 열교환기를 3열로 구성하고 난방과 제상이동시에 가능하도록 일정시간 간격으로 열교환기의 한 개의 열을 응축기로, 나머지 열은 증발기로 교번 운전을 수행하여 KS C 9306에 규정된 제상-난방 시험조건(건구온도 $2^{\circ}C$, 습구온도 $1^{\circ}C$)에서 최소 180분 이상 연속난방이 가능함을 실증하였으며 역사이클 제상방법을 사용하는 일반적인 히트펌프 대비 COP가 약 20% 향상됨을 알 수 있었다.