• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.12
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• pp.1293-1300
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• 2011

The configurations of the evaporator and condenser of a water chiller can be determined from the trade-off between the heat transfer area, which is related to the capital cost and the pressure drop, which is associated with the operational cost. In this study, the design of the water chiller focused on minimizing the water pressure drop of both condenser and evaporator for given cooling capacity and requirements. Commercial enhanced tubes were employed to simulate real-life conditions. The results of the present analysis were compared with those obtained by HTRI software for verifying them. The results indicated that a reduction in the water pressure drop, which is associated with the short length of a tube, can be effected by decreasing the number of tube passes and increasing the number of tubes and the tube diameter. However, using a large number of tubes with smaller diameters can reduce the capital cost because the tubes are short. The reduction of the capital cost is due to the fact that a small-diameter tube has low internal thermal resistance and hence contributes to a decrease in the overall thermal resistance per unit length.

• Journal of the KSME
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• v.33 no.11
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• pp.966-972
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• 1993

모세관(capillary tube)은 일정면적식 팽창기구의 대표적인 것으로서 사용역사가 길고, 신뢰성이 높고, 가격이 저럼하므로 냉동공조시스템의 냉매제어장치로 매우 많이 사용되고 있다. 이것은 냉동시스템의 응축기와 증발기 사이에서 유입하는 고압의 액상냉매를 증발기에서 증발하기 쉬운 증발압력까지 압력을 강하시키는 감압팽창작용과 증발기의 증발 용량에 적당한 냉매 질량유량을 공급하는 역할 (이 작용은 냉동시스템의 용량과 작동범위를 결정하는데 매우 중요하다.)을 한다. 이 글에서는 모세관의 형상, 재질 및 그장 . 단점과 작동원리, 내부 유동현상 등 일반적인 사항에 관하여 기술한다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.16 no.4
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• pp.181-186
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• 2007

In order to investigate the heat transfer coefficient and pressure drop during evaporation of $CO_2$, basic experiment on the evaporation heat transfer characteristics in a horizontal smooth tube was performed. The experimental apparatus consisted of a test section, a DC power supply, a heater, a chiller, a mass flow meter, a pump and a measurement system. Experiment was conducted for various mass fluxes ($200{\sim}1200\;kg/m^2s$), heat fluxes ($10{\sim}80\;kW/m^2$) and saturation temperatures ($-5{\sim}5^{\circ}C$). With the increase of quality, the evaporation heat transfer coefficient decreased. With the increase of heat flux, the evaporation heat transfer coefficient increased. Significantly change of the heat transfer coefficient was observed at any heat flux and mass flux. With the increase of saturation temperature, the heat transfer coefficient increased. Pressure drop increased with the increase of mass flux and the decrease of saturation temperature.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2011.06a
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• pp.277-277
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• 2011

본 논문은 $CO_2$ 히트펌프용 모세관의 기초 설계자료를 제공하기 위해서 모세관 길이 예측에 대해서 이론 및 실험적으로 조사하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수로는 증발온도, 가스냉각기 냉각압력, 냉매유량, 모세관의 관경 등이다. 몇몇연구자들의 자료를 바탕으로 $CO_2$ 모세관 길이를 예측할 수 있는 수학적 모델식을 작성하였다. 그리고 단열 모세관 팽창장치내 $CO_2$의 증발온도, 냉매유량, 냉각압력 등에 대해서 실험한 결과, Fig. 1에 나타낸 것처럼, 모세관 길이가 증가할수록 증발온도는 감소하는 것을 알 수 있다. 그리고 증발온도에 대한 실험값과 예측값의 비교 결과, 실험값이 예측값보다 약간 높게 나타났다. $CO_2$냉매가 모세관내를 통과할 때 플래쉬 가스(flash gas)의 발생으로 인해 액상의 양보다 기상의 양이 많아지고 액상의 압력강하보다 기상의 압력강하가 휠씬 더 크기 때문이다. 또한 증발온도에 대한 실험값과 예측값은 6.5~9.9% 이내에서 좋은 일치를 보였다. Fig. 2에 나타낸 것처럼, 모세관 길이가 증가할수록 냉매유량은 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 모세관 길이가 증가할수록 냉매 압력강하가 더욱더 증가하기 때문이다. 그리고 냉매유량에 대한 실험값과 예측값의 비교 결과, 실험값이 예측값보다 약간 높게 나타났다. 이는 전술한 증발온도와 동일한 이유로 실제 $CO_2$냉매가 모세관내를 통과할 때 플래쉬 가스의 발생량이 많아지기 때문이다. 또한 냉매유량에 대한 실험값과 예측값은 0.64~10.9% 이내에서 좋은 일치를 보였다. Fig. 3에 나타낸 것처럼, 모세관 길이가 증가할수록 냉각압력은 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 증발온도가 일정한 경우 모세관 길이가 증가할수록 냉매유량이 감소하여 압축기 토출측 온도(압력)가 상승하기 때문이다. 그리고 냉각압력에 대한 실험값과 예측값의 비교 결과, 실험값이 예측값보다 약간 낮게 나타났으며 실험값과 예측값은 1.04~3.7% 이내에서 좋은 일치를 보였다. 따라서 본 연구에서는 수송기계용 $CO_2$ 열펌프 단열 모세관에 대한 기초설계 자료로서, 냉각압력, 증발온도, 모세관 직경, 냉매유량 등의 조건으로부터 모세관 길이를 계산해낼 수 있는 예측 상관식을 제안하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.9 no.3
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• pp.192-201
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• 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.

• Journal of Energy Engineering
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• v.16 no.3
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• pp.149-154
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• 2007

An experimental study on the air-side pressure drop of slit fin-tube heat exchanger has been carried out. The data reduction methodology for air-side pressure drop in the literature is not based on a consistent approach. This paper focuses on method of data reduction to obtain the air-side performance of fin-tube heat exchanger using R22 and recommends standard procedures for dry and wet surface pressure drop estimation in fin-tube heat exchanger. A comparison was made between the predictions of previously proposed empirical correlations and experimental data for the air-side pressure drop on design conditions of condenser and evaporator. Results are pre-sented as plots of friction f-factor against Reynolds number based on the fin collar outside diameter and compared with previous studies. The data covers a range of refrigerant mass fluxes of $150{\sim}250\;kg/m^2s$ with air flows at velocity ranges from 0.38 m/s to 1.6 m/s.

• Journal of Power System Engineering
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• v.11 no.1
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• pp.63-69
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• 2007

The evaporation pressure drop of $CO_2$ (R-744) in a horizontal tube was investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and an evaporator (test section). The test section consists of a smooth, horizontal stainless steel tube of 4.57 mm inner diameter. The experiments were conducted at saturation temperature of $-5^{\circ}C\;to\;5^{\circ}C$, and heat flux of 10 to $40kW/m^2$. The test results showed that the evaporation pressure drop of $CO_2$ are highly dependent on the vapor quality, heat flux and saturation temperature. The measured pressure drop during the evaporation process of $CO_2$ increases with increased mass flux, and decreased saturation temperature. The evaporation pressure drop of $CO_2$ is much lower than that of R 22. In comparison with test results and existing correlations, the best fit of the present experimental data is obtained with the previous correlation. But existing correlations failed to predict the evaporation pressure drop of $CO_2$. Therefore, it is necessary to develop reliable and accurate predictions determining the evaporation pressure drop of $CO_2$ in a horizontal tube.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.29 no.5
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• pp.533-539
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• 2005

Experimental results are presented for heat transfer and pressure gradients of HCs refrigerants R-290, R-600a, R-1270 and HCFC refrigerant R-22 during evaporating inside horizontal double pipe heat exchangers. Two tubes with a tube diameter of 12.70mm and 9.52mm are used for this investigation. Hydrocarbon refrigerants have higher pressure drop than R-22 in 12.7mm and 9.52mm. The results from the investigation can be used in the design of heat transfer exchangers using hydrocarbons as the refrigerant for the air-conditioning systems.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.63-64
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• 2006

Chracteristics on evaporating pressure drop of HCs refrigerants inside a horizontal tube were studied experimentally. Experimental results were presented for pressure drops of hydrocarbon refrigerants R-290, R-600a, R-1270 and HCFC refrigerant R-22 inside a horizontal double pipe heat exchanger. Three tubes with a tube diameter of 12.70mm, 9.52mm and 6.35mm were used for this study. Hydrocarbon refrigerants showed higher evaporating pressure drop than that of R-22 in all tubes. The highest pressure drop was founded in R-600a. The highest evaporating perssure drop of all refrigerants was shown in a tube diameter of 6.35mm with same mass flux. The results can be used as the basic data for the design of heat exchanger using hydrocarbon refrigerants as an alternatives.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2004.11a
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• pp.49-55
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• 2004