• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권11호
• /
• pp.3253-3259
• /
• 2009

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.

• 에너지공학
• /
• 제9권3호
• /
• pp.192-201
• /
• 2000

증발기와 응축기로 폐회로 냉동 시스템을 구성하여 기존 사용 냉매인 R22와 대체냉매로써 부각되고 있는 R407C, R410A를 사용하여 여러 가지 관 직경과 휜 형상을 가지는 열교환기에 대한 열전달량, 질량유량, 열교환기를 지나가는 냉매의 온도분포 그리고 공기측 압력강하를 측정하였다. 모든 열교환기에서 냉매의 질량유량이 증가함에 따라 열전달량은 증가하였다. R22와 R407C의 경우에 증발기측에서는 거의 같은 열전달량을 나타냈고 응축기측에서는 R407C가 전체적으로 열전달량이 높게 나타났다. 그리고 열교환기의 전달량은 유로의 형상보다는 냉매의 질량유량과 전열면적에 더 많은 영향을 받는다. 공기측 압력 강하는 열수가 많은 열교환기의 경우가 작게 나타났으며 슬릿휜을 가지는 열교환기의 압력강하가 가장 크고 웨이비휜을 가지는 열교환기가 가장 작게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권11호
• /
• pp.7736-7744
• /
• 2015

막대한 산업용 에너지가 폐열로 버려지는 상황에서 폐열, 특히 저온 폐열의 효과적인 이용은 매우 중요하다. 본 연구에서는 $160^{\circ}C$의 고온 열원과 $17^{\circ}C$ 저온 하수열을 사용하여 $50^{\circ}C$의 온수를 $70^{\circ}C$로 승온시키며 성적계수는 1.6을 만족하는 2중 효용 2단 흡수식 히트펌프 사이클을 고안하였다. 제 1 재생기에서 증발한 냉매 증기는 제 1 응축기에서 응축하면서 제 2 재생기에서 다시 냉매를 발생시킨다. 이 냉매는 제 2 응축기를 거쳐 제 2 증발기에 모아진다. 이 냉매의 일부는 제 1 증발기로 이동하여 저온 열원을 받아들이고 제 1 흡수기를 거쳐 제 2 증발기에 공급된다. 제 2 증발기를 나온 냉매는 제 2 흡수기에서 용액에 흡수된다. 이 때 온수의 온도는 제 2 응축기와 제 2 흡수기에서 승온된다. 시행착오를 통하여 승온 $20^{\circ}C$, 성적계수 1.6을 만족시키는 유량과 열교환기의 UA 값을 도출하였다. 성적계수는 고온수의 온도가 증가할수록, 온수의 온도가 감소하고 유량이 증가할수록, 폐온수의 온도와 유량이 증가할수록, 용액 순환량이 감소할수록 증가한다. 반면 온수의 승온온도는 고온수의 온도가 증가할수록, 온수의 온도가 증가하고 유량이 감소할수록, 폐온수의 온도와 유량이 증가할수록, 용액 순환량이 증가할수록 증가한다. 또한, 열교환기의 UA 값이 증가할수록 성적계수 및 온수 승온 온도도 증가한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권8호
• /
• pp.836-842
• /
• 2013

본 연구에서는 고효율 20 kW급 해양온도차 발전사이클을 새롭게 제안하고, 발전사이클의 성능이 최대가 되는 작동유체를 선정하기 위해서 단일냉매 15종과 혼합냉매 16종을 적용하여 발전사이클의 성능을 비교 분석하였다. 시스템 효율, 필요 냉매순환량, 그리고 TPP와 같은 인자를 사용하여 발전사이클의 특성을 분석하였다. 우선, 발전사이클의 효율 측면에서는 R32/R152a(87:13)이 가장 높으며, 필요 냉매 순환량은 R717이 가장 낮다. 그리고 논문에서 새롭게 제시한 TPP의 분석 결과에서는 R32/R134a 70:30이 가장 적합한 냉매로 나타났다. 이상의 결과로부터, 각각의 분석인자에 적합한 냉매는 그 목적에 따라서 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 분석인자에 맞는 냉매의 선정이 필요하다.

• 에너지공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.247-255
• /
• 2014

본 연구는 냉장고의 배출수 응축기 입출구 배관에서의 온도 특성을 알아보고 이를 예측하는 방법을 정립하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해서 빌트인 냉장고를 항온항습챔버에서 운전하면서 배출수 응축기 입출구 배관에서 온도를 측정하였다. 본 연구의 실험을 통하여 측정된 온도는 $37^{\circ}C$에서 $46^{\circ}C$로 변하는데 실제 온도는 측정된 온도 보다 $8^{\circ}C$에서 $22^{\circ}C$ 만큼 크게 차이나는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 이렇게 차이가 나는 원인을 파악하였으며 이는 배출수 응축기 입출구 배관이 냉장고 본체에 부착되어 이를 통한 열손실이 크기 때문임을 알았으며 측정된 온도 결과로부터 입출구 배관의 온도를 예측할 수 있는 방법을 제안하였다. 본 연구의 온도 계산 결과는 실제 냉매온도를 6% 오차범위의 정확도로 예측할 수 있음을 알았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.331-339
• /
• 2008

본 논문은 내경 7.73 mm와 5.80mm의 수평관내 프레온계 냉매 R-22와 탄화수소계 냉매 R-290과 600a의 응축 열전달 계수의 실험적 결과를 나타내었다. 실험장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등으로 구성된다. 응축 실험은 질량유속 $35.5{\sim}210.4\;kg/m^2s$이고, 응축온도 40$^{\circ}C$인 조건에서 수행하였다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 탄화수소계 냉매 R-290과 R-600a의 평균 열전달 계수는 프레온계 냉매 R-22보다 높게 나타났으며, R-600a의 평균 열전달 계수가 모든 관경에 대해 가장 높게 나타났다. 실험결과와 종래의 상관식을 비교한 결과, 모든 관경과 냉매에 대해 Haraguchi 등의 상관식이 가장 좋은 일치를 보였다. 그 중에서 Cavallini-Zecchin의 상관식은 7.73 mm 관경의 실험데이터와, Dobson 등의 상관식은 내경 5.80 mm 관경의 데이터와 좋은 일치를 보였다.

• 동력기계공학회지
• /
• 제10권2호
• /
• pp.75-82
• /
• 2006

세계적인 환경 보호 정책에 따라 할로겐화탄소 냉매를 대체할 환경 친화적인 초저온 냉매의 개발과 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 캐스캐이드 2원 냉동 시스템에서 아직까지 할로겐화탄소 냉매가 널리 사용되고 있다. 탄화수소 화합물의 한 종류인 에탄은 낮은 지구 온난화 지수와 낮은 오존층 파괴지수를 가진 친 환경적인 자연 냉매이다. 본 연구는 지구 온난화 지수가 높은 R-23 냉매와 비교하여 캐스캐이드 2원 냉동 시스템에서 에탄의 성능 시험을 목적으로 수행 하였다. 1원측에는 R-22를 사용하였으며, 증발 온도에 따른 성능은 R-23 보다 에탄(R-170)이 더 높게 나타났다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국가시화정보학회 2003년도 열전달부문 학술강연회
• /
• pp.91-98
• /
• 2003

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.1013-1019
• /
• 2011

본 논문에서는 천연가스를 액화시키기 위해서 프로판, 에틸렌 및 메탄 냉매를 이용한 다단 캐스케이드 냉동사이클에 대한 전산모사를 PRO/II with PROVISION 8.3에 내장되어 있는 Peng-Robinson 상태방정식을 활용하여 수행하였다. 천연가스의 조성은 한국가스공사로부터 제공받은 것을 적용하였으며, 유량은 연간 500만톤으로 가정하였다. 프로판 냉매의 공급온도는 $-40^{\circ}C$로, 에틸렌 냉매의 공급온도는 $-95^{\circ}C$로 메탄 냉매의 공급온도는 $-155^{\circ}C$로 각각 정하였으며, 천연가스와 각각의 냉매의 최소 접근온도는 $3^{\circ}C$로 정하였다. 다단 냉동을 위한 프로판 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였으며, 에틸렌 냉동 사이클은 2단 냉동을 그리고 메탄 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였다. 메탄 냉매에 의해서 $-152^{\circ}C$까지 냉각된 천연가스는 줄-톰슨 팽창에 의해서 $-162^{\circ}C$까지 냉각되어 액화가 일어나도록 하였다. 결론적으로 캐스케이드 냉동 사이클과 줄-톰슨 팽창을 통한 천연가스의 액화율은 몰 비로 91.71%이며, 액화천연가스 1.0 kg/hr당 0.433 kW의 압축 일이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권11호
• /
• pp.5317-5322
• /
• 2013

본 연구에서는 ${\epsilon}$-NTU 방법을 사용하여 $CO_2$ 히트펌프 가스쿨러의 열전달 성능을 해석하였고, 공개된 실험결과와 비교하였다. $CO_2$ 히트펌프 가스쿨러의 열전달률, 냉매측/순환수측 출구온도를 EES로 계산하였다. 해석은 시험부를 하나의 구간으로 설정하여 냉매와 순환수측 입출구의 평균온도를 물성치로 적용한 평균해석과 시험부를 50구간으로 나누어 각 구간에서의 출구온도를 다음 구간의 입구온도로 사용한 국소해석으로 진행되었다. 실험결과로부터 평균해석보다는 국소해석의 결과가 실험값을 더 만족하였으며, 열전달률은 0.3~1.1%, 순환수측 출구온도는 1.31~1.88%, 냉매측 출구온도는 3.12~5.18% 정도의 오차를 보였다.