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.
Because of the ozone layer depletion and global wanning, new alternative refrigerants are being developed. Among them, HFC refrigerants are thought promising, but some European countries are arguing that these refrigerants are also harmful to the global wanning. Therefore, natural refrigerants should be considered as an eventual alternative in refrigerators and heat pumps. In the present study, the supercritical gas cooling process are computationally analysed by employing various turbulence models of carbon dioxide in a trans critical refrigeration cycle. The gas cooling process near the critical point experiences a drastic change in thermodynamic and transport properties, thus the heat transfer characteristics would be different from those of two or single phases. Based on the computational results, the correlations to estimate the near-critical heat transfer characteristics will are obtained.
In this paper, cycle performance analysis of two-stage compression and two-stage expansion refrigeration system using alternative freon refrigerants is presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. Alternative freon refrigerant for freon refrigerant R22 were used as working fluids in this study. The operating parameters considered in this study included evaporation temperature, condensation temperature, subcooling degree, superheating degree, and mass flow rate ratio of inter-cooler. The main results were summarized as follows : The COP of two-stage compression and two-stage expansion refrigeration system increases with the increasing subcooling degree and mass flow rate ratio of inter-cooler, but decreases with the increasing evaporating temperature, condensing temperature and superheating degree. Therefore, subcooling degree, mass flow rate ratio of inter-cooler of two-stage compression and two-stage expansion refrigeration system using alternative freon refrigerants have an effect on COP of this system.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제15권4호
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pp.182-190
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2007
Refrigeration and air-conditioning equipments are indispensable products in this civilized society. However, discharged refrigerants used in the equipments and exhausted carbon dioxide to drive the refrigeration and air-conditioning equipments are related to serious environmental problems and energy problems. Especially, the destroyed ozonosphere by the discharged refrigerants and the increased normal temperature by carbon dioxide and fluorocarbon refrigerants (green house gases) are sounded as serious global problems. For alleviating these problems, environmental-friendly refrigeration and air-conditioning equipments must be developed and will spread soon. To develop new equipment, a suitable refrigerant for each usage must be presented. In this paper, the current state of refrigerants was introduced. And, thermophysical properties of the refrigerants were introduced briefly. From the properties, the refrigerants and refrigeration cycles are promising to be used in the future, were proposed
본 논문에서는 규제 프레온냉매 R22의 대체 자연냉매의 후보인 R290(프로판), R600(부탄), R717(암모니아), R1270(프로필렌)을 작동유체로 사용하는 2단압축 1단팽창 냉동시스템의 성능 특성을 비교하였다. $-20^{\circ}C{\sim}-50^{\circ}C$ 정도의 저온을 얻기 위해 사용되는 2단압축 1단팽창 냉동장치에서의 증발온도, 응축온도, 과열도 및 과냉각도의 변화에 따른 성능계수(COP) 변화를 규명하고자 하였다. 성능특성 규명 결과, 과냉각도 및 중간냉각기에서의 냉매유량 증가에 따라 시스템의 COP는 증가하였으나, 증발온도, 응축온도 및 과열도가 증가할수록 COP는 저하되는 결과를 나타내었다. 또한, 자연냉매를 사용하는 2단압축 1단팽창 냉동시스템의 COP는 규제 프레온냉매 R22를 사용하는 경우보다 높기 때문에 자연냉매를 사용하고자 하는 냉동시스템의 안전성이 확보되면 충분히 대체 냉매로서의 경쟁력이 있을 것으로 판단되었다.
가장 깨끗한 화석연료 가운데 하나인 천연가스는 장거리 수송 시 부피를 줄이기 위해 액화된다. 그 중 소형 해양 천연가스 액화 플랜트는 면적이 작기 때문에 안전문제가 크게 대두된다. 하지만, 기존에 쓰이는 DMR (Dual Mixed Refrigerants) 공정은 가연성 냉매를 사용함으로써 화재의 위험이 있으며, N2 Expander 공정은 안전하지만 압축 에너지 효율이 낮다는 문제점이 있다. 따라서 안전하면서도 압축 에너지 효율 또한 높은 공정의 개발이 지속적으로 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 DMR 공정에 비가연성 냉매인 Hydrofluorocarbon을 사용하여 안전성을 높임으로써 기존 공정들에 대한 대안을 제시하였다. 그 결과, 화재위험이 있는 DMR 공정보다 34.8% 낮은 압축에너지 효율을 보였으나, Single N2 Expander 공정보다 42.6% 향상된 압축 에너지 효율을 나타내었다. 결론적으로 이 연구에서는 안전하면서도 높은 에너지 효율을 내는 소형 해양 천연가스 액화 플랜트 공정을 설계하였다.
This study investigates alternative refrigerants and refrigerant oils as well as the tendency of protecting the global environment in view of automobile air-conditioning systems. Since decades, the R12 refrigerant is not used in automobile air-conditioners because of the ozone depletion potential (ODP) problem, and for the last 20 years, the ODP-free R134a refrigerant is leading the new automotive air-conditioning market. However, owing to its high global warming potential (GWP), the R134a refrigerant use in automobile air-conditioning system is also prohibited by law, and alternative refrigerants with a low GWP need to be proposed. Therefore, recently, the application of R1234yf, R152a, or other alternative refrigerants has started worldwide. By contrast, natural refrigerant R744 was introduced in the market several years ago by VDA (Verband Der Automobilindustrie), which is a German association in the automotive industry. This study also deals with refrigerant oils. For a long time, polyalkylene glycol (PAG) oil has been traditionally used with automobile air-conditioners, and polyolester (POE) oil is suitable for HEV, PHEV, and EV air-conditioning systems, where it is used by the electrically driven compressor owing to its excellent electrical insulation properties. Finally, PAG is an excellent lubricant for all the R134a, R152a, R1234yf, and R744 refrigerants, and has the advantage that it can be applied rapidly to alternative refrigerant air-conditioning systems.
In this study, natural refrigerants and their mixtures that can supplement and replace R12 and R134a in automobile air-conditioners are studied. R134a is currently used as the refrigerant in new motor vehicle air conditioners, replacing the ozone depleting refrigerant R12. Although R134a has no ozone depletion potential, it has a relatively large global warming potential, approximately 1300 times that of $CO_2$ over a 100 year time horizon. For this reason, performance of natural refrigerants and their mixtures containing R152a, RE170 (Dimethylether, DME) and R600a (Isobutane) are measured under 2 different temperature conditions. They were tested in a refrigerating bench tester with an open type compressor. The test bench provided about 4 kW capacity and water and water/glycol mixture were employed as the secondary heat transfer fluids. Test results show that the coefficient of performance (COP) of these refrigerants is up to 21.55% higher than that of R12 in all temperature conditions. Overall, these fluids provide good performance with reasonable energy savings without any environmental problem and thus can be used as long term alternatives for automobile air-conditioners.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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