• 동력기계공학회지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.38-43
• /
• 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
• /
• 제20권6호
• /
• pp.526-533
• /
• 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.

• 한국기계기술학회지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.73-79
• /
• 2011

In this paper, cycle performance analysis of cascade refrigeration system using alternative FREON refrigerants are presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooled and superheated degree, and evaporating and condensing temperature, temperature difference of cascade heat exchanger in cascade refrigeration system. The COP of cascade refrigeration system increases with the increasing subcooled degree, but there is no significant changes with the increasing superheated degree. The COP of cascade refrigeration system depends on evaporating and condensing temperatures of cascade heat exchanger. Therefore, subcooled degree, evaporating and condensing temperature of cascade heat exchanger using alternative FREON refrigerants have an effect on the COP of this system. In this paper, COP of cascade refrigeration system using R23 for low temperature system and R507A for high temperature system is higher 8 ~ 29 % than using R13 for low temperature system and R22 for high temperature system.

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

• 동력기계공학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.45-50
• /
• 2017

This paper presents the Coefficient of performance(COP) and mass flow ratio of cascade refrigeration system with respect to refrigerants appling to high temperature cycle. The operating parameters considered in this study include degree of superheating and subcooling, compressor efficiency, evaporating temperature, condensing temperature and internal heat exchanger effectiveness in high temperature cycle. The result of this study is as follows : The COP of cascade system increases with increasing degree of superheating and subcooling, compressor efficiency and internal heat exchanger effectiveness except increasing condensing temperature. The mass flow ratio of low and high temperature cycle increases with increasing evaporating temperature and condensing temperature, but decreases with increasing internal heat exchanger effectiveness, degree of superheating and subcooling. Also, the mass flow ratio has no correlation with compressor efficiency at high temperature cycle.

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

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.1013-1019
• /
• 2011

본 논문에서는 천연가스를 액화시키기 위해서 프로판, 에틸렌 및 메탄 냉매를 이용한 다단 캐스케이드 냉동사이클에 대한 전산모사를 PRO/II with PROVISION 8.3에 내장되어 있는 Peng-Robinson 상태방정식을 활용하여 수행하였다. 천연가스의 조성은 한국가스공사로부터 제공받은 것을 적용하였으며, 유량은 연간 500만톤으로 가정하였다. 프로판 냉매의 공급온도는 $-40^{\circ}C$로, 에틸렌 냉매의 공급온도는 $-95^{\circ}C$로 메탄 냉매의 공급온도는 $-155^{\circ}C$로 각각 정하였으며, 천연가스와 각각의 냉매의 최소 접근온도는 $3^{\circ}C$로 정하였다. 다단 냉동을 위한 프로판 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였으며, 에틸렌 냉동 사이클은 2단 냉동을 그리고 메탄 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였다. 메탄 냉매에 의해서 $-152^{\circ}C$까지 냉각된 천연가스는 줄-톰슨 팽창에 의해서 $-162^{\circ}C$까지 냉각되어 액화가 일어나도록 하였다. 결론적으로 캐스케이드 냉동 사이클과 줄-톰슨 팽창을 통한 천연가스의 액화율은 몰 비로 91.71%이며, 액화천연가스 1.0 kg/hr당 0.433 kW의 압축 일이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2010

본 논문은 암모니아-이산화탄소용 이원 냉동시스템의 작동변수에 대한 최적의 설계자료를 제공하고자 이원 냉동시스템의 사이클 성능을 분석하였다. 작동변수로는 암모니아용 고온사이클과 이산화탄소용 저온사이클내의 과냉각도와 과열도, 압축기효율, 응축과 증발온도이다. 이에 대한 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 이원 냉동사이클의 과냉도가 증가할수록 COP는 증가하는 반면 과열도가 증가할수록 COP는 감소하는 것을 알 수 있다. 이원 냉동사이클의 응축온도가 증가할수록 이원 냉동사이클의 COP는 증가하는 반면 증발온도가 증가할수록 COP가 감소함을 알 수 있다. 또한, 이원 냉동사이클의 압축효율이 증가할수록 COP가 증가한다. 따라서, 과열도, 과냉각도, 압축효율, 증발온도, 응축온도 등의 인자들이 R717과 R744용 이원 냉동사이클의 COP에 영향을 미친다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권10호
• /
• pp.2565-2571
• /
• 2009

본 논문은 시스템의 운전조건하에서 R717-R747용 이원냉동 사이클의 성능 분석에 대한 기초 설계자료를 제공하는 것이다. 본 논문에서 고려한 운전변수는 암모니아 고온사이클과 이산화탄소 저온사이클의 과냉각도, 과열도, 응축과 증발온도이다. 이원 냉동사이클의 성적계수는 과열도가 증가할수록 증가하는 반면, 과냉각도가 증가할수록 감소한다. 그리고, 이원 냉동사이클의 성적계수는 응축온도와 함께 증가하지만, 증발온도와는 반대로 감소한다. 따라서, 과열도, 과냉도, 응축과 증발온도는 본 시스템의 성적계수에 영향을 미치는 것을 알 수 있었고, 최대 성능계수와 최적의 증발온도에 대한 수학 방정식을 개발하기 위해 이러한 변수들을 포함시켜 다중 회귀분석을 통해 제안하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제35권8호
• /
• pp.1001-1008
• /
• 2011

본 논문은 내부 열교환기를 가지는 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 운전변수에 대한 최적의 설계를 위해서 냉동장치의 성능과 엑서지를 이론적으로 분석하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수로는 과열도와 과냉각도, 내부 열교환기와 압축기 효율, 증발 및 응축온도 등이다. 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 캐스케이드 증발온도가 증가할수록 R404A용 고온사이클의 COP는 증가하는 반면에, R744용 저온사이클의 COP는 감소한다. 따라서 이러한 이유로 전체 캐스케이드 냉동사이클의 COP는 거의 일정하다. 또한 캐스케이드 증발온도가 증가할수록 R404A용 응축기와 압축기의 엑서지 손실이 가장 큰 것을 알 수 있다. 따라서 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 COP 향상을 위해서는 R404용 응축기와 압축이의 엑서지 손실을 줄여야만 한다.