• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1293-1300
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• 2011

물 냉각기의 응축기와 증발기의 형상(길이, 관 직경, 관수, 통로 수)은 설비비용에 관련된 열전달 면적과 운전비용에 관련된 압력강하와의 조화로 결정될 수 있다. 물 냉각기 (냉동사이클)의 쉘-관 형상의 열교환기(응축기와 증발기)의 관 내부로 물이 통과할 때, 주어진 냉각부하와 요구조건을 만족하면서, 물 압력강하가 작은 설계조건에 초점을 맞추었다. 상업용 강화튜브의 사용과 상용 소프트웨어를 사용한 해석결과의 검증으로 실용성과 신뢰성 확보를 도모하였다. 해석결과, 관 통로 수를 적게, 관 직경을 크게, 관 수를 많게 선정하면, 관 길이를 짧게 하므로 물측 압력강하를 줄일 수 있었다. 그러나, 관수가 특정값보다 많을 때는 오히려 작은 관 직경을 사용하는 것이, 내부열저항의 감소로 인한 단위 길이 당 총열저항 감소 때문에, 관 길이를 짧게 하여 설비비용을 줄일 수 있었다.

• 기계저널
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• 제33권11호
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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.

• 에너지공학
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• 제16권4호
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• pp.181-186
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• 2007

본 연구에서는 이산화탄소의 증발열전달 특성을 이해하기 위해 질량유속, 열유속 기리고 포화온도를 변화시키면서 이산화탄소의 증발 열전달계수와 압력강하를 측정하였다. 질량유속과 열유속은 기존의 실험범위보다 크게 확장하여 내경 7.75 mm, 길이 5.0 m의 수평관에서 실험하였다. 실험장치는 시험부, 전원공급기, 히터, 칠러, 기어펌프, 유량계, 계측시스템 등으로 구성되었다. 건도가 증가할수록 증발 열전달계수는 감소하였으며, 이산화탄소의 증발 열전달계수는 질량유속보다 열유속에 더 민감함을 확인하였다. 또한 주어진 열유속과 포화온도에 따라 증발 열전달계수의 급격한 감소가 다르게 관찰되었다. 압력강하는 질량유속 증가에 대해 선형적인 증가를 보였지만 열유속 증가에 대한 압력강하의 증가효과가 크지 않았다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 전기공동학술대회 논문집
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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.

• 에너지공학
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• 제9권3호
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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.

• 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.

• 동력기계공학회지
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• 제11권1호
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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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• 제29권5호
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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.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2006년도 전기학술대회논문집
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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.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2004년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.49-55
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• 2004