• 제목/요약/키워드: Cascade system

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대체 프레온계 냉매를 이용하는 이원 냉동시스템의 성능예측 (Prediction on Performance of Cascade Refrigeration System using Alternative Freon Refrigerants)

  • 노건상
    • 한국기계기술학회지
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    • 제13권1호
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    • pp.73-79
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    • 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.

볼빔 시스템에 대한 입자 군집 최적화를 이용한 최적 퍼지 직렬형 제어기 설계 (Design of Optimized Fuzzy Cascade controller Based on Partical Swarm Optimization for Ball & Beam System)

  • 장한종;오성권
    • 전기학회논문지
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    • 제57권12호
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    • pp.2322-2329
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    • 2008
  • In this study, we introduce the design methodology of an optimized fuzzy cascade controller with the aid of particle swarm optimization(PSO) for ball & beam system. The ball & beam system consists of servo motor, beam and ball, and remains mutually connected in line in itself. The ball & beam system determines the position of ball through the control of a servo motor. We introduce the fuzzy cascade controller scheme which consists of the outer(1st) controller and the inner(2nd) controller as two cascaded fuzzy controllers, and auto-tune the control parameters(scaling facrors) of each fuzzy controller using PSO. For a detailed comparative analysis from the viewpoint of the performance results and the design methodology, the proposed method for the ball & beam system which is realized by the fuzzy cascade controller based on PSO, is presented in comparison with the conventional PD cascade controller based on serial genetic alogritms.

병렬유전자 알고리즘 기반 최적 Fuzzy PD Cascade 제어기의 설계 (Design of Optimized Fuzzy PD Cascade Controller Based on Parallel Genetic Algorithms)

  • 정승현;최정내;오성권;김현기
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제19권3호
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    • pp.329-336
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    • 2009
  • 본 논문은 회전형 역 진자 시스템(Rotary Inverted Pendulum System : RIPS)의 제어를 위한 Fuzzy cascade 제어구조를 제안하고 병렬유전자 알고리즘의 하나인 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGA)을 이용한 최적화 방법을 제시한다. 회전형 역 진자 시스템은 Rotating arm의 회전을 통해 Pendulum의 각도를 제어하는 시스템으로써 제어 목적은 Rotating arm을 원하는 위치에 오게 하고 진자를 수직 위치의 불안정 평형 점에 위치하도록 하는 것이다. 본 논문에서는 회전형 역 진자 시스템의 제어를 위해 두개의 Fuzzy 제어기로 구성된 Fuzzy cascade 제어 구조를 설계하고, HFCGA를 이용하여 설계된 제어기의 파라미터를 최적화한다. 시뮬레이션 및 실험에서 SGA와 HFCGA의 성능비교를 통해 HFCGA의 우수성을 보이고, LQR 및 PD cascade 제어기와 제안된 Fuzzy cascade 제어기의 성능 비교를 통하여 제안된 방법의 우수성을 보인다.

내부 열교환기 부착 R744-R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 성능 분석 (Performance analysis of a R744 and R404A cascade refrigeration system with internal heat exchanger)

  • 오후규;손창효
    • 동력기계공학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.38-43
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    • 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.

대체 프레온 및 자연 냉매를 이용하는 이원 냉동시스템의 성능 예측 (Prediction on Performance of Cascade Refrigeration System using Alternative Freon and Natural Refrigerants)

  • 김종열;노건상
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권4호
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    • pp.1427-1433
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    • 2012
  • 본 연구에서는 이원냉동시스템에서 사용되던 저온용 규제프레온냉매 R13 및 고온용 규제프레온냉매 R503의 대체냉매로서 프레온혼합냉매 및 친환경적 자연냉매를 사용하는 이원냉동시스템의 성능특성을 규명하고자 하였다. 이를 위해 일반적인 이원냉동시스템의 운전범위에서 과냉각도, 과열도, 응축온도, 증발온도, 캐스케이드 열교환기에서의 온도변화를 고려하였다. 고온시스템 및 저온시스템의 작동유체의 종류에 상관없이 이원냉동시스템의 COP는 캐스케이드의 온도영향을 받고 있으며, 또한 과냉각도가 증가할수록 COP는 높아지지만, 과열도의 영향은 크게 받지 않았다. 따라서 본 연구에서 고온용 시스템 및 저온용 시스템의 작동유체로 대체 프레온혼합냉매 및 자연냉매의 냉매조합 중에서 (R23/R290), (R23/R600), (R23/R600a), (R23/R717), (R744/R404A) 냉매를 사용하는 이원냉동시스템의 COP는 저온측에 R23, 고온측에 R22를 사용하는 시스템에 비해 20 ~ 36% 높게 나타났다.

R744-R717 캐스케이드 냉동시스템에서 운전조건 변화에 따른 성능 해석 (Performance Simulation of a R744-R717 Cascade Refrigeration System According to Operating Conditions)

  • 유지호;조홍현
    • 설비공학논문집
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    • 제27권10호
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    • pp.497-505
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    • 2015
  • The evaporating temperature range required for the low temperature freezing system is from $-50^{\circ}C$ to $-30^{\circ}C$. Since it is difficult to keep the required capacity in a cabinet, it is advantageous to design the system using a cascade refrigeration system. Use of carbon dioxide and ammonia would be advantageous since ammonia is an environment-friendly working fluid and has a high capacity for performance improvement. To investigate the performance characteristics of the R744-R717 cascade refrigeration system, a theoretical model was developed and performance was analyzed according to cascade heat exchanger operating temperature. The optimal cascade R744 condensing temperature was $-5^{\circ}C$, and maximum COP was 1.13 when the temperature difference of the cascade heat exchanger was $5^{\circ}C$. In addition, the total system COP increased by 1.17 when the cascade temperature gap was $3^{\circ}C$ at the middle temperature of $-7.5^{\circ}C$.

다단제어용 안티 와인드업 기술 개발 (Development of Anti-windup Techniques for Cascade Control System)

  • 배정은;김경훈;추승철;허재필;임상훈;성수환
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제58권3호
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    • pp.430-437
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    • 2020
  • 본 연구에서는 다단제어(Cascade Control)를 위한 안티 와인드업(Anti-windup) 기술을 개발하였다. 다단제어는 외란을 보다 효과적으로 제어하기 위해 내부에 되먹임(Feedback) 제어루프를 추가한 제어구조이다. 단일루프제어(Single-loop Control)와는 다르게 두 개의 제어루프로 이루어져 내부의 종속제어루프(Secondary Control)가 외부의 주제어루프(Primary Control)에 영향을 미치는 특징을 가지고 있다. 산업현장에서 다단제어에 적용하는 기존의 안티 와인드업 기술은 주로 주제어기(Primary Controller)와 종속제어기(Secondary Controller)에 각각 로컬 역연산법(Back Calculation)을 적용하는 것이다. 하지만 이 방법은 종속제어기의 제어출력이 포화되었을 때 발생하는 주제어기의 적분누적(Integral-windup) 현상을 효과적으로 제거하지 못한다. 이를 해결하기 위해 기존 로컬 안티 와인드업 기술을 확대 적용한 두 가지의 다단제어용 안티 와인드업 기술을 제안한다. 첫 번째는 다단 조건부 적분법(Cascade Conditional Integration)이고 두 번째는 다단 역연산법(Cascade Back Calculation)으로 단일루프제어에 적용되어 왔던 로컬 조건부 적분법과 역연산법을 다단제어로 확대 적용하여 다단제어 시스템에서 PID제어기의 적분누적 현상을 방지하고자하였다. 개발한 다단 조건부 적분법과 다단 역연산법은 간단하고 직관적이면서도 종속제어기의 제어출력의 포화로 인해 발생한 적분누적현상을 효과적으로 방지할 수 있고 공정이나 제어기 형태에 상관없이 우수한 제어성능을 유지할 수 있었다. 향후 실제 공정 적용을 통해 신뢰성을 확보한다면 산업현장의 다단제어기 성능을 개선하는데 크게 기여를 할 수 있을 것이다.

내부 열교환기 부착 $CO_2-C_3H_8$용 캐스케이드 냉동시스템의 성능 특성 (Performance Characteristics of a Cascade Refrigeration System with Internal Heat Exchanger using Carbon Dioxide (R744) and Propane (R290))

  • 손창효
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제20권6호
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    • pp.526-533
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    • 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.

Helium Recondensing System Utilizing Cascade Roebuck Refrigerators

  • Jeong, Sang-Kwon;Lee, Chang-Gyu;Jung, Je-Heon
    • International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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    • 제8권2호
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    • pp.108-118
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    • 2000
  • This paper describes a design of the helium-recondensing system utilizing cascade Roebuck refrigerators. Superconducting generator or motor has the superconducting field wind-ing in its rotor that should be continuously cooled by cryogen. Since liquid helium transfer from the stationary system to the rotor is problematic, cumbersome, and inefficient, the novel concept of a rotating helium-recondensing system is contrived. The vaporized cold helium inside the rotor is isothermally compressed by centrifugal force and expanded sequentially in cascade refrigerators until the helium is recondensed at 4.2 K. There is no helium coupling between the rotor and the stationary liquid helium storage. Thermodynamic analysis of the cascade refrigeration system is performed to determine the key design parameters. The loss mechanisms are explained to identify entropy generation that degrades the performance of the system.

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대체냉매를 사용한 이원냉동 시스템의 성능에 관한 연구 (Study on the Performance of the Cascade System Using Alternative Refrigerants)

  • 박종훈;조금남
    • 설비공학논문집
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    • 제13권7호
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    • pp.564-571
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    • 2001
  • The present study investigated the effect of key parameters on the performance of a cascade system using R-22 and R-23 refrigerants. Experimental data for the cascade system have been compared with simulation results using thermodynamic analysis. The cascade system tested at the evaporating temperature of $-80^{\circ}C $ and the condensing temperature of$40^{\circ}C $. The key experimental parameters were the evaporating temperature of the HTC(-35, -30, -25, -20, $-15^{\circ}C $) and mass flux of the HTC(200, 250, 300kg/$m^2$s). As the evaporating temperature and the mass flux of the HTC were increased respectively, the COP and the refrigerating efficiency were increased and then decreased while the volume flow rate per unit refrigeration capacity showed the opposite trend. The maximum COP and refrigerating efficiency were obtained at the evaporating temperature of the HTC of $-25^{\circ}C $ and the mass flux of 250 kg/$m^2$s.

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