In this paper, flow characteristics of an adiabatic capillary tube in a transcritical $CO_2$ have been investigated employing the homogeneous model. The model is based on fundamental equations of mass, energy and momentum which are solved simultaneously. Two friction factors(Churchill) and viscosity(McAdams) are comparatively used to investigate the flow characteristics. Supercritical and subcritical thermodynamic and transport properties of $CO_2$ are calculated employing EES property code. Flow characteristics analysis of $CO_2$ adiabatic capillary tube is presented to offer the basic design data for the operating parameters. The operating parameters considered in this study include inlet temperature and pressure of an adiabatic capillary tube, evaporating temperature and inner diameter tube. The main results were summarized as follows : inlet temperature and pressure of an adiabatic capillary tube, evaporating temperature, mass flowrate and inner diameter of $CO_2$ adiabatic capillary tube have an effect on length of an adiabatic capillary tube.
본 논문은 균질유동모델을 적용하여 단열 모세관내 R600a의 유동 특성을 이론적으로 조사하였다. 이 모델은 시뮬레이션 해석에 필요한 기본적인 질량, 에너지, 운동량 방정식에 근거하고 있다. 또한 2개의 마찰인자와 점성계수모델을 이용하여 유동특성을 조사하였다. R600a의 열역학 및 전달 물성치는 EES 물성치 코드를 이용하여 계산하였다. 작동변수들에 대한 기초 설계자료를 제공하고자 단열 모세관내 R600a의 유동 특성을 분석하였다. 본 연구의 작동변수에는 응축온도, 증발온도, 과냉각도, 모세관의 직경이 있다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. R600a용 단열 모세관내 응축온도, 증발온도, 과냉각도, 관직경은 모세관 전체길이에 영향을 준다. 즉 R600a용 모세관 전체길이는 식(15)와 같은 상관식으로 나타낸다.
The performance of adiabatic capillary tubes are measured to provide the database for a generalized correlation. Test conditions and capillary tube geometries are selected to cover a wide range typically observed in air-conditioning and heat pump applications. Based on extensive experimental data for R22, R290, and R407C measured in this study, a generalized correlation for refrigerant flow rate in adiabatic capillary tubes is developed by implementing dimensionless parameters for tube inlet conditions, capillary tube geometry, and refrigerant properties. The correlation yields good agreement with the present data for R22, R290, and R407C with average and standard deviations of 0.9% and 5.0%, respectively. In addition, approximately 97% of the data for Rl2, R134a, R152a, R410A, and R600a obtained in the open literature are correlated within a relative deviation of $\pm$ 15%.
The simulation of refrigeration cycle is important since the experimental approach is too costly and time-consuming. The present simulation focuses on the effect of capillary tube-suction line heat exchangers (CT-SLHX), which are widely used in small vapor compression refrigeration systems. The simulation of steady states is based on fundamental conservation equations of mass and energy. These equations are solved simultaneously through iterative process. The non-adiabatic capillary tube model is based on homogeneous two-phase model. This model is used to understand the refrigerant flow behavior inside the non-adiabatic capillary tubes. The simulation results show that both of the location and length of heat exchange section influence the coefficient of performance (COP). These results can be used in either design calculation of capillary tube length for refrigeration cycle or effect of suction line heat exchanging on refrigeration cycle.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권5호
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pp.576-581
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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. 몇몇 연구자들의 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, 이들 모두는 식 (3)으로 예측한 값과 0.63~10.9%이내에서 좋은 일치를 보였다. 따라 서 본 연구에서는 $CO_2$ 열펌프 단열 모세관에 대한 기초설계 자료로서, 냉각압력, 증발온도, 모세관 직경, 냉매유량 등의 조건으로부터 모세관 길이를 계산해낼 수 있는 예측 상관식을 제안하였다.
The simulation of refrigeration cycle is important since the experimental approach is costly and time-consuming. The present paper focuses on the simulation of a refrigeration cycle equipped with a capillary tube-suction line heat exchanger(SLHX), which is widely used in small vapor compression refrigeration systems. The present simulation is based on fundamental conservation equations of mass, momentum, and energy. These equations are solved through an iterative process. The non-adiabatic capillary tube model is based on homogeneous two-phase flow model. This model is used to understand the refrigerant flow behavior inside the non-adiabatic capillary tube. The simulation results show that both of the location and length of heat exchange section influence the coefficient of performance (COP).
The objective of this study is to present flow and pressure drop characteristics of R22 in adiabatic capillary tubes of inner diameters of 1.2 to 2.0mm, and tube lengths of 500 to 2000mm. Distributions of temperature and pressure along capillary tubes and the refrigerant flow rates through the tubes were measured for several condensing temperatures and various degrees of subcooling at the capillary tube inlet. Condensing temperatures of R22 were selected as 40, 45, and 50$^{\circ}C$ at the capillary tube inlet, and the degree of subcooling was adjusted to 1 to 18$^{\circ}C$. Experimental results including mass flow rates and pressure drops of R22 in capillary tubes were provided. A new correlation based on Buckingham II theorem to predict the mass flow rate through the capillary tube was presented considering major parameters which affect the flow and pressure drop characteristcis.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권8호
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pp.1144-1151
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2009
냉동기는 비단열모세관을 채택하여 사용함으로써 사이클의 효율을 향상시킬 수 있다. 비단열모세관은 모세관과 흡입관을 접합함으로써 둘 사이에 열전달이 일어날 수 있도록 한 장치로서 SLHX 라고 부른다. 두 관을 접합하는 방법은 다양하며 이는 사이클의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 가장 널리 사용되는 두 가지 접합방법이 냉동사이클에 미치는 영향을 해석하였다. 실험결과 용접형 SLHX의 열저항이 테이프형 SLHX의 열저항 보다 크게 작은 것으로 나타났다. 이를 이용한 사이클해석 결과 용접형 SLHX는 COP 와 냉동능력을 5.09%와 14.77% 향상시키고 테이프형 SLHX는 각각 5.05%와 14.75% 향상시켜 둘 사이의 차이는 매우 작은 것으로 나타났다.
The capillary tube/suction line heat exchanger (SLHX) is widely used in small refrigeration systems. The refrigerant flowing in the SLHX experiences frictional and accelerational head losses, flashing, and heat transfer simultaneously. The simulation of refrigerant flow through SLHX is important since this will help engineers analyze and optimize the SLHX incorporated in a refrigeration system. The present SLHX model is based on conservation equations of mass, momentum and energy. Also a meta-stable model is included. All these equations are solved simultaneously. In this paper, HFC-134a refrigerant flow through a non-adiabatic capillary tube is simulated. The simulation results are discussed but not validated against experimental measurements yet.
Capillary tubes are widely used as expansion device in small refrigeration systems. The refrigerant flowing in the capillary tube experiences frictional and accelerational head losses and flashing simultaneously. In this paper flow characteristics of adiabatic capillary tubes were simulated with various friction factor models, two-phase viscosity models, and two-phase frictional multiplier models. The predicted pressure distribution and mass flow rate are compared with experimental data reported in literature. It is confirmed that the predicting accuracy with homogeneous model can be improved by employing suitable correlations of friction factor, two-phase viscosity and two-phase frictional multiplier.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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