• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.151-157
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• 2002

화석에너지에 대한 경제적 부담과 환경오염문제를 줄이기 위하여 열펌프의 성능계수향상을 위하여 냉온 공기열교환기(HEEVA)를 고안하였고, 이 열교환기의 열특성과 성능계수향상에 미치는 영향을 분석하기 위하여 냉.난방 실험을 수행하였다. HEEVA에 의한 찬 공기와 더운 공기의 온도변화, 전열량 및 냉온 공기열교환기 효율, 총열전달계수등을 측정분석하였고, 냉난방시 외기온에 따른 열펌프의 성능계수, 소비전력, 응축기.증발기 출구 공기토출 온도 변화를 측정 분석함으로서 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 외기온이 -4~11$^{\circ}C$로 변할 때 열펌프의 난방과정에서 HEEVA 찬공기 입출구 온도차는 4.5$^{\circ}C$에서 9.$0^{\circ}C$로 증가하였으며, HEEVA에 의한 영향으로 2~6$^{\circ}C$상승된 공기가 증발기 입구로 유입되어 냉매증발을 촉진하였다. 2. 실온이 4~22$^{\circ}C$일 때 HEEVA 더운공기 입출구 온도차는 3$^{\circ}C$에서 7$^{\circ}C$로 증가하였으며, 응축기에 유입되는 공기온도를 3~8$^{\circ}C$낮게 함으로서 압축기 소모전력을 감소시켜 COP 상승 효과를 나타냈다. 3. 외기온과 실온변화에 따라 풍량 346m$^3$/hr의 찬 공기가 받은 열량과 풍량 747m$^3$/hr의 더운 공기가 준 열량간의 차는 50~150kcal/hr로 나타났으며, 더운 공기가 준열량과 찬 공기가 받은 열량의 비가 83~98% 이었으므로 HEEVA의 열 교환율은 91% 을 보였다. 4. 총합열전달계수는 이론값이 실험 값보다 1~3W/m$^2$K 크게 나타났으며, 이 결과는 두 값 사이에 10% 내.외의 편차로서 Nusselt수를 구하기 위한 Petukhov상관식의 자체오차 15%에 비해 크지 않은 오차범주에 속하며, 이론상의 총합열전달계수 유도식의 타당성을 입증한 것이라 하겠다. 5. HEEVA를 작동함으로서 난방시 COP가 HEEVA를 작동하지 않았을 경우보다 0.3~0.5 향상된 것으로 나타났다. 이것은 HEEVA가 겨울철 난방에 효율을 높일수 있는 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제16권3호
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• pp.149-154
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• 2007

본 연구에서는 슬릿 휜-관 열교환기의 공기측 압력강하 특성을 실험적으로 고찰하였다. 물을 작동유체로 사용한 기존의 실험은 공기측 압력강하에 대해 일관된 방법을 제시하지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 R22를 적용하여 휜-관 열교환기의 전표면과 습표면에 공기측의 압력강하 특성을 나타내는 표준 방법을 제시하고자 하였다. 기존의 실험 상관식과 본 연구에서 제시한 실험 데이터를 증발기와 응축기의 설계조건에서 레이놀즈수와 f-factor의 관계식으로 나타내었다. 본 실험은 공기의 속도가 $0.38{\sim}1.6\;m/s$ 일 때 냉매의 질량 유속 범위를 $150{\sim}250\;kg/m^2s$하여 수행하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권11호
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• pp.1111-1117
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• 2011

본 연구에서는 비선형회귀모델을 이용한 히트펌프시스템에서의 고장감지 및 진단 알고리즘을 개발하였다. 히트펌프시스템에 발생할 수 있는 다양한 고장요소 중, 열교환기 고장에 대한 연구를 수행하였다. 해석 식을 바탕으로 제작한 모델을 이용하여 총 4가지 작동 모드(무고장, 증발기 고장, 응축기 고장, 응축기와 증발기 고장)에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 고장감지 및 진단 알고리즘을 개발하기 위해 무고장모드에서의 데이터를 바탕으로 각 열교환기의 과열도 또는 과냉도를 예측할 수 있는 비선형회귀모델을 제시하였다. 고장감지 및 진단 알고리즘은 이 비선형회귀모델을 바탕으로 예측한 열교환기에서의 과열도 또는 과냉도 값과 시뮬레이션 값을 비교하여 그 차이의 정도에 따라 각 열교환기의 고장을 감지 및 진단하도록 하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제9권4호
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• pp.28-36
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• 2000

본 연구는 입자가 혼합된 용제를 이중판형 열교환기 내에서 가열 및 증발과정을 통해 건조이자와 용제로 분리하여 회수하기 위한 연속식 순간 진공건조 시스템 해석에관한 것이다. 진공건조시스템은 용제 공급펌프, 이중관형 열교환기, 진공 스프레이 챔버 및 응축기로 구성된다. 연속적으로 공급되는 용제는 이중관형 열교환기 내에서 가열, 팽창 및 증발되며 관 출구부에서 팽창된 증기가 진공 스프레이 챔버 내로 분사되고 증기는 응축기로 수송되어 용제로 회수되고 입자는 관성력에 의해 증기로부터 분리되어 건조된다ㅣ. 안료입자가 함유된 벤젠 및 알킬벤젠의 분리 및 회수성능 실험을 수행한 결과, 습분양 1.1%로 건조된 안료입자를 94% 회수하였고, 99.9 wt%의 고순도 벤젠을 88% 회수하였다. 평균직경이 $6.5\mu\textrm{m}$인 안료입자를 진공건조시스템의 이중관형 열교환기에서 관출구부의 고속 분사에 의한 폭발적 분산력에 의해 입경이 14%감소된 $5.6\mu\textrm{m}$ 크기의 건조 안료입자를 회수하였다. 따라서 진공건조시스템은 용제에 함유된 입자를 건조 및 분리하여 미분제 제품으로 히수하는데 효율적이며 폐용제 정제용으로 적용이 가능하다.

• 기계저널
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• 제26권1호
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• pp.31-35
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• 1986

물질전달이 포함되는 교환기의 설계목표도 단순열교환기의 경우와 마찬가지로 여러 가지 주어진 제약조건(constraints; 예를들면 교환기의 제원이나 유체유동에 필요한 압력부하등)을 만족시키 면서 전달능력의 단위(number of transfer units, 이하 $N_{tu}$ 로 약함)를 최대로 해 주는데 있다. 그러나 교환장치들의 유형이나 형상에 따라 이같은 동일 목적을 위한 과정은 각양각색 이다. 본장에서는 직접 접촉식 교환기의 많은 종류중 물의 직접증발을 이용한 단열가습장치와 고체건조제 단열제습장치등 두가지의 해석과정을 예시하려고 한다.

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

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.264-269
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• 2008

본 논문은 수평 이중관식 열교환기 내 프레온계 냉매의 대체냉매인 탄화수소계 냉매(R-290과 R-600a)의 증발 열전달 계수에 대한 실험적 결과를 나타내었다. 증발기의 내관 내경은 각각 10.07 mm와 6.54 mm의 2가지를 사용하였다. 증발실험은 질량유속 $35.5{\sim}210.4\;kg/m^2s$이고, 냉각용량 $0.95{\sim}10.1\;kW$인 조건에서 수행하였다. 실험결과를 요약하면, 탄화수소계 냉매 R-290과 R-600a의 증발 열전달 계수가 프레온계 냉매 R-22보다 높았다. 즉, R-22의 증발 열전달 계수에 비해, R-290와 R600a는 각각 $56.7{\sim}70.1%$와 $46.9{\sim}59.7%$ 정도 높았다. 실험데이터와 종래의 상관식을 비교한 결과, 모든 냉매와 관경에 대해서 Kandlikar상관식이 가장 좋은 일치를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.4721-4726
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• 2010

본 논문은 압축기 인버터 주파수 제어에 따른 CO2용 수냉식 열펌프의 성능 특성에 대해서 실험적으로 조사하였다. 실험장치는 압축기, 가스냉각기, 팽창밸브, 증발기, 내부 열교환기, 수액기로 구성된다. 실험장치에 사용된 모든 열교환기는 동관으로 제작된 이중관식 대향류형이다. 가스냉각기와 증발기는 2.4 m인 소시험부 6개와 4개로 각각 구성된다. 실험결과를 요약하면, 우선 증발기와 가스냉각기의 입구온도와 냉매유량이 일정한 조건하에서 압축기 인버터 주파수가 증가할수록 압축비와 토출압력이 증가한다. 또한 인버터 주파수가 증가할수록 난방능력과 압축일량은 증가하는 반면 성능계수는 감소한다. 그리고 증발기 입구 2차유체의 온도가 $15^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$로 증가함에 따라 압축비와 압축일량은 감소하지만 질량유량, 난방능력, 성능계수는 증가한다. 위의 이러한 경향은 종래의 프레온계 냉매 시스템의 성능 변화와 유사하다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.31-36
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• 2021

최근에 지구온난화 문제로 인하여 자동차 공조시스템은 GWP 지수가 높은 R134a 냉매를 대체할 수 있는 대체 냉매를 적용하고 있다. 본 연구에서는 R1234yf 냉매를 사용하여 내부열교환기와 가면용량형 팽창밸브인 TXV를 적용한 자동차 공조시스템의 성능특성을 해석하였다. 상용 소프트웨어인 Amesim을 이용하여 주요 부품인 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기와 내부열교환기를 모델링을 하여 외기온도와 응축기 휜 피치 변화에 따른 냉동사이클 시뮬레이션을 수행하였다. 외기온도가 30℃에서 40℃로 증가함에 따라 시스템의 냉방용량은 3.1% 감소하고, 압축기 소비동력은 17.1% 증가하였다. 또한, 응축기의 휜 피치를 0.8 mm에서 1.4 mm로 증가시키면서, 사이클 성능특성을 해석하였다. 휜 피치가 1.0 mm 클 경우에 응축기의 방열량은 감소하였고, COP는 5.9% 까지 감소하였다. 응축기 휜 피치가 1.0 mm 보다 작은 0.8 mm에서는 시스템 성능에 큰 변화가 없어 휜 피치 1.0 mm에서 최적의 성능을 나타내는 것으로 분석되었다.