• 설비공학논문집
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• 제13권5호
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• pp.411-421
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• 2001

The purpose of this study is to investigate the performance of an autocascade refrigeration system by simulation and experiment using refrigerant mixtures of R744/134a and R744/290 as working fluid. Variations of mass flow rate of refrigerant, compressor work refrigeration capacity and COP with respect to mass fraction of R744/134a and R744/290 mixture were presented under different operating conditions. Performance test has been executed by ASRAE standard. Experimental results show as the composition of R744 in the refrigerant mixture increases, heating and coling capacity are enhanced, but COP trends to decrease. Experimental results are compared with those from the simulation.

• 설비공학논문집
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• 제11권6호
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• pp.880-890
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• 1999

The purpose of this study is to investigate the performance of an autocascade refrigeration system using the refrigerant miktures of R744 (carbon dioxide) and R134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane) as working fluids by simulation and experiment. Cycle simulation using a constant UA model in heat exchangers has been performed for R744/134a mixtures of the compositions in the range of from 10/90 to 30/70 by weight percentage. Variations of mass flow rate of refrigerant, compressor work, refrigeration capacity and COP with respect to mass fraction of R744/134a mixture were presented. Performance test has been executed in an autocascade refrigeration system by varying secondary fluid temperatures at evaporator and condenser inlets. Experimental results show similar trend with those from the simulation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.191-196
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• 2017

20세기에 대두된 HCFC나 CFC계의 냉매들의 환경에의 악영향을 극복하기 위하여 보다 환경 친화적인 이산화탄소와 같은 자연냉매에 대한 관심이 커지고 있다. 겨울철 대기의 열원을 이용하여 증발을 유도하는 이산화탄소 열펌프는 증발기의 온도가 높아 효율이 상대적으로 낮아지고, 130bar가 넘는 고압으로 인하여 열펌프 설비 부품들의 제작의 어려움이 따르게 된다. 본 연구는 보다 낮은 압력의 새로운 2단 팽창식 $CO_2$ 오토 캐스케이드 열펌프를 고안하여 이러한 단점들을 해소하고 보다 효율을 증가시키고자 하였다. 새로운 오토 캐스케이드 열펌프에 2단 팽창방식과 효과적인 냉각방식의 시스템 구성을 하여 혼합냉매인 $CO_2$ 와 R32를 적용하였다. 공정에 고압 70bar, 중간 팽창압은 25bar, 최종 저압은 10bar를 적용하여 해석한 결과, 현재의 오토 캐스케이드 열펌프 공정의 COP는 1.629이었으나, 개선된 중간 압력 25bar의 2단 팽창 오토 캐스케이드 공정은 2.332로 현재의 공정보다 43.15% 향상되었다. 또한 저압측 증발기의 온도도 $-10^{\circ}C$ 이하가 되어 찬 외기에도 증발이 용이하게 발생되는 공정이 되었다. 본 공정이 향후 $CO_2$ 열펌프의 성능계수를 보다 향상시키고 고압에 따른 부품 문제들의 해소에 기여할 수 있는 공정으로 분석되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.182-188
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• 2011

본 논문은 R744-R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 기초 설계자료를 제공하기 위해서 성능특성에 대해 분석하였다. 작동변수로는 R404A용 고온사이클과 R744용 저온사이클의 과냉각도와 과열도, 압축효율, 응축과 증발온도이다. 이에 대한 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 고온사이클에만 과열도를 주는 것이 가장 높은 COP를 가지는 반면에 저온 고온사이클 모두에 대해 과냉도를 주는 것이 가장 높은 COP를 가진다. 과열도, 과냉각도, 압축효율, 증발온도, 응축온도 등의 인자들이 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동사이클의 COP에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었고, 이들 각각의 인자들은 캐스케이드 냉동사이클의 성능을 최대로 하는 캐스케이드 증발온도가 존재함을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.189-195
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• 2011

본 논문은 R744-R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 기초 설계자료를 제공하기 위해서 COP 예측 상관식을 제안하고 그 결과를 타 상관식과 비교하였다. 작동변수로는 R404A용 고온사이클과 R744용 저온사이클의 과냉각도와 과열도, 압축기효율, 응축과 증발온도이다. 이에 대한 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 다중회귀 분석을 통해 R744-R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 성능 예측식을 제안하였고, 그 결과를 타 연구자들의 상관식과 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 성능 예측식은 타 연구자들의 상관식과 일치하지 않았다. 따라서 향후 R744-R404A용 캐스케이드 냉동시스템에 대한 추가 실험 데이터와 본 연구에서 제안한 COP 예측 상관식을 비교하여 그 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권6호
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• pp.575-581
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• 2013

본 논문은 R744-R404A 캐스케이드 냉동시스템의 최적 냉매 충전을 위해 과냉도, 과열도, 내부열교환기 효율 등에 대한 영향을 분석한 것이다. 연구에 사용된 캐스케이드 냉동시스템의 고온 사이클에는 R404A, 저온 사이클에는 R744를 적용하였다. 그 주요 결과는 다음과 같다 : 고온 사이클의 과냉도, 과열도, 내부열교환기 효율과 저온 사이클의 증발온도와 압축효율은 크게 할수록 질량유량비가 작게 나타났다. 그리고 캐스케이드 온도차와 고온 사이클의 증발온도, 응축온도와 저온 사이클의 과냉도, 과열도, 내부열교환기 효율은 작을수록 질량유량비가 작게 나타났음을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제27권2호
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• pp.81-86
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• 2015

Performance of freezing and refrigeration systems in supermarket, which utilized $CO_2$ as a refrigerant, was investigated by using the Pack Calculation II. The configuration of simulated systems was basic parallel refrigeration system, cascade system, and two-stage system. The $CO_2$ cascade system showed higher COP than basic parallel R404A system by 13% for MT and 62% for LT, respectively. Among the $CO_2$ cascade systems, R717(MT)-$CO_2$(LT) showed the highest performance. Open-type intercooler method showed higher performance than liquid injection for the two-stage $CO_2$ systems.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1123-1128
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• 2009

이 논문은 천연냉매를 사용하는 내부 열교환기 부착 캐스케이드 냉동시스템의 작동변수에 대한 기초 설계자료를 제공하기 위해서 본 사이클 성능 특성을 파악하고자 한다. 이 사이클은 R290, R1270, R600a 그리고 에탄과 같은 냉매를 사용하는 저온사이클과 이산화탄소를 사용하는 고온사이클로 구성된다. 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 고온측 사이클에는 R744 냉매를, 저온측 사이클에는 R600a를 적용할 경우 가장 높은 성적계수를 나타내었고, 내부 열교환기의 설치 위치에 대한 부분에 대해서는 고온측 사이클에만 내부 열교환기를 설치할 경우 캐스케이드 냉동시스템의 성적계수가 가장 높게 나타났다.

• 동력기계공학회지
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• 제16권1호
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• pp.38-43
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• 2012

This paper describes an analysis on performance of R744-R404A cascade refrigeration system with internal heat exchanger to optimize the design for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooling and superheating degree, internal heat exchanger and compression efficiency, evaporating and condensing temperature in the R744 low- and R404A high-temperature cycle and temperature difference of cascade heat exchanger. The main results are summarized as follows : COP of cascade refrigeration system increases with the increasing of compression efficiency, but decreases with the increasing temperature difference of cascade heat exchanger. Also, the COP increases with the increasing of internal heat exchanger efficiency in high-temperature cycle, but decreases with that in low-temperature cycle. Therefore, internal heat exchanger efficiency, compressor efficiency and temperature difference of cascade heat exchanger on R744-R404A cascade refrigeration system have an effect on the COP of this system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.526-533
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• 2009

In this paper, cycle performance analysis of $CO_2-C_3H_8$ (R744-R290) cascade refrigeration system with internal heat exchanger is presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooling and superheating degree and gas cooling pressure and evaporating temperature in the propane (R290) low temperature cycle and the carbon dioxide (R744) high temperature cycle. The main results were summarized as follows : The COP of cascade refrigeration system of $CO_2-C_3H_8$ (R744-R290) increases with the increasing subcooling degree, but decreases with the increasing superheating degree. The COP of cascade refrigeration system increases with the increasing evaporating temperature, but decreases with the increasing gas cooling pressure. Therefore, superheating and subcooling degree, compressor efficiency, evaporating temperature and gas cooling pressure of $CO_2-C_3H_8$ (R744-R290) cascade refrigeration system have an effect on the COP of this system.