• 한국초전도저온공학회지:초전도와저온공학
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• 제9권1호
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• pp.26-30
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• 2007

• 대한기계학회논문집
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• 제16권11호
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• pp.2196-2202
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• 1992

본 연구에서는 초전도 양자 간섭장치(SQUID, superconductiong quantum inte- rference device)를 냉각시킬 수 있는 정도의 소용량(3.995K에서 0.1W)의 GM/J-T 냉동 기에 대하여 요구되는 냉각용량을 만족시키면서 최대의 성능을 나타낼 수 있는 열교환 기의 면적배분 조건을 구하였다. 즉 냉동 성능을 알고 있는 상용 2단 GM 냉동기와 소형 극저온 냉동기에 널리 사용되는 열교환기로 이루어진 복합적인 GM/J-T 냉동기에 대하여 열교환기 총면적이 주어졌을 때, J-T 회로내의 냉매(헬륨)의 유량과 각 열교환 기 전열 면적의 비를 변수로 최적설계를 행하였다.

• 설비공학논문집
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• 제11권4호
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• pp.457-463
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• 1999

The Joule-Thomson cryocooler with $H_2$gas has been developed. Cool-down characteristics and the cooling performance of a JT cryocooler have been investigated in detail. The JT cryocooler consists of JT expansion valve, heat exchanger, expansion chamber, compressed $H_2$gas storage tank, $LN_2$precooler, heater and a cryostat. The precooling process using both $GN_2$and $LN_2$was peformed to cool down the inside components of cryocooler under the maximum inversion temperature of $H_2$. The $H_2$expansion experiments have been peformed for 2-5MPa of H$_2$pressure to evaluate steady state temperatures of the cryocooler. It is found that the steady state temperatures are decreased as the H$_2$pressures are increased. The effects of cooling temperatures on the performance have been evaluated for various $H_2$and $N_2$pressures. It is seen that the cooling loads are increased, as the cooling temperature and operating pressure are increased.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제18권2호
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• pp.121-129
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• 1989

헬륨을 이용한 극저온 냉동기는 압축기(compressor)을 통하여 압력을 10-20 기압 정도로 높혀준후 여러 단계의 열교환기(heat exchanger)를 통하여 상전위온도(maximum inversion temperature) 이하로 떨어뜨린후 Joule-Thomson 밸브를 통하면 4K까지 온도가 떨어진다. 이때 압력은 1기압 정도이며 헬륨가스는 액체로 변한다. 본 연구의 목적은 Gifford-McMahon 냉동기와 Joule-Thomson 냉동기의 혼합형인 극저온 냉동기를 설계, 제작하여 죠셉슨(Josephson) 소자를 이용한 SQUID(초전도양자 간섭장치), 여러 종류의 탐지기, 컴퓨터 소자 개발 등을 위한 냉동기로 사용하는데 그 목적이 있다. 개발되는 법동기의 용량은 1 W이며, 최저온도는 4K 정도가 된다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권2호
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• pp.144-149
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• 2022

A cryogenic Mixed Refrigerant Joule-Thomson refrigeration cycle was designed to be applied to the semiconductor etching process with non-flammable constituents. 3-stage cascade refrigerator, single mixed refrigerant Joule-Thomson refrigerator, and 2-stage cascade type mixed refrigerant Joule-Thomson refrigerator are analyzed to figure out the coefficient of performance. Non-flammable mixture of argon(Ar), tetrafluoromethane(R14), trifluoromethane (R23) and octafluoropropane(R218) were utilized to analyze the refrigeration cycle efficiency. The designed refrigeration cycle was adapted to cool down the coolant of HFE7200(Ethoxy-nonafluorobutane, C₄F₉OC₂H₅) with certain constraints. Maximum coefficient of performance of the refrigeration system is obtained as 0.289 for the cooling temperature lower than -100℃. The detailed result of the coefficient of performance according to the mixture composition is discussed in this study.

• 설비공학논문집
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• 제12권10호
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• pp.901-907
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• 2000

The conceptual determination of mixed-refrigerant (MR) for a closed Joule-Thomson cryocooler is described in this paper. The thermodynamic cycle design was mainly considered to develop a cryocooler by using a compressor of domestic air-conditioning unit. The target cooling performance of the designed cryocooler is 10 W around 70 K with less than 5 kJ/kg enthalpy rise. The systematic approach of choosing a proper refrigerant among 20 different kinds of mixture for such cryogenic temperature was introduced in detail. The main components of the cryocooler are compressor, evaporator, oil separator, after-cooler, counterflow heat exchanger, and J-T expansion device. Due to the limitation of the compressor operation range, the temperature after the compression was limited below $117^{\circ}C$ (390 K) and the temperature before compression was restricted above $5^{\circ}C$ (278 K). 20 atm of discharging pressure (high pressure) and less than 3 atm suction pressure (low pressure) were the design conditions. The inlet temperature of a counterflow heat exchanger in the high Pressure side was about 300 K. The proper composition of the mixed refrigerant for the designed J-T cryocooler is 15% mol of$ N_2, 30% mol of $CH_4,\; 30% mol\; of C^2H^ 6,\; 10%\; mol\; of\; C_3H_8\; and \;15%\; mol\; of\; i-C_4H_10$.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.86-90
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• 2007

The cryoprobe used in cryosurgery should be fabricated in milimeter-order size for its practical usage. In general a miniature J-T(Joule-Thomson) refrigerator is applied to a cryoprobe. In case of the miniature J-T refrigerator, the mass flow rate of working fluid is small due to considerable friction in a minute flow path. For that reason, the miniature J-T refrigerator has a limited cooling power. To obtain the large cooling power from the J-T refrigerator, the refrigerator should have large mass flow rate and effective J-T temperature drop. These quantities are closely related to the geometry of the heat exchanger and the expansion nozzle in a cryoprobe, and are contradictory. The large mass flow rate leads to the small J-T temperature drop and vice versa in the miniature J-T refrigerator. Therefore, the optimal design of a cryoprobe to achieve maximum cooling power at fixed tube size and fixed operating temperature is required. This paper presents the design procedure of such case.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.1032-1037
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• 2011

본 연구에서는 전처리 공정을 거친 천연가스로부터 에탄 이상의 성분을 회수하기 위한 탈메탄탑에 대한 전산모사와 공정 최적화를 수행하였다. 전처리된 천연가스는 탈메탄탑 상부의 차가운 기상류와의 열교환 및 프로판 냉동 사이클이 포함된 예냉공정을 거친 후에 기상과 액상이 분리된다. 기상은 터보 팽창기를 거치면서 생산되는 동력을 residue gas의 압력을 높이기 위한 압축기에 전달한 후에 부분적으로 응축되어 탈메탄탑 상부로 주입된다. 액상류는 줄-톰슨 팽창 밸브를 거친 후 더욱 냉각되어 탈메탄탑의 중간부로 주입된다. 원료 대비 에탄의 회수율은 80% 이상으로 정하였으며, 탈메탄탑의 탑저에서 에탄에 대한 메탄의 몰비는 0.0119로 정하였다. 한편 프로판 냉동 사이클의 heat duty를 최소화시키기 위해서 원료를 분리하여 side reboiler와 열교환시킴으로써 냉열의 일부를 회수할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.1473-1478
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• 2011

본 연구에서는 전처리 공정을 거친 천연가스로부터 에탄 이상의 성분을 회수하기 위한 탈메탄탑에 대한 전산모사와 공정 최적화를 수행하였다. 전처리된 천연가스는 탈메탄탑 상부의 차가운 기상류와의 열교환 및 프로판 냉동 사이클이 포함된 예냉공정을 거친 후에 기상과 액상이 분리된다. 기상은 터보 팽창기를 거치면서 생산되는 동력을 residue gas의 압력을 높이기 위한 압축기에 전달한 후에 부분적으로 응축되어 탈메탄탑 상부로 주입된다. 액상류는 줄-톰슨 팽창 밸브를 거친 후 더욱 냉각되어 탈메탄탑의 중간부로 주입된다. 원료 대비 에탄의 회수율은 75% 이상으로 정하였으며, 탈메탄탑의 탑저에서 에탄에 대한 메탄의 몰비는 0.015로 정하였다. 한편 프로판 냉동 사이클의 heat duty를 최소화시키기 위해서 원료를 분리하여 side reboiler와 열교환시킴으로써 냉열의 일부 회수할 수 있었다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.60-63
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• 2009

Most J-T (Joule-Thomson) refrigerators use a Giaque-Hampson type heat exchanger due to its excellent thermal performance and compactness. The cryoprobe (cryosurgical probe) treating prostate cancer usually has a dimension of 17 gauge (1.6 mm diameter), so it does not have enough space to bear a Giaque-Hampson type heat exchanger. In this paper, the triplet heat exchanger is adopted as the heat exchanger of cryoprobe, and the performance is investigated with an experimental test. The result shows that the triplet heat exchanger can be substituted for Giaque-Hampson type heat exchanger in the application of cryosurgery.