• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.259-264
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• 2020

In this study, comparison study has been performed between two-stage compression and a vapor-recompression refrigeration cycle and a liquefaction using LNG cold heat. When using a first method using two-stage compression and a refrigeration cycle, at least three compressors are required, however when using LNG cold heat, no compressor is required since carbon dioxide can be pumped after condensing with the heat exchange with -160℃ of LNG. Through this study, we can save more than one hundred million KRW annually by using LNG cold heat instead of using gas compression and refrigeration cycle.

• 연구논문집
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• 통권34호
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• pp.39-46
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• 2004

The compressors in the air conditioner have the role of the pressurization and circulation of the refrigerant. The hermetic reciprocating compressors driven by rotary motor have been used for the air conditioner. The linear compressor has very simple structure and enhancement in the efficiency in comparison to that of conventional reciprocating compressor. The linear compressors are widely used for the small cryogenic refrigerator (below 1 kW), such as the Stirling refrigerator and pulse tube refrigerator. In the cryogenic application, the pressure ratio of the linear compressor is below 1.5, but the linear compressor for the air conditioner should overcome the high pressure ratio and the large pressure difference between the each sides of the piston. The resonance characteristics of the linear compressor has the significant impacts on the power consumption. To minimize the power consumption, the linear compressor should be operated at the resonance point. In the resonance characteristics, the role of the mechanical and gas spring should be considered. In present study, the cycle of the analysis of the vapor compression refrigeration cycle with the different refrigerants (R134a, R4l0a, R600a) and the designs of the linear compressor are performed. The effects of the stiffness of the mechanical spring on the electromagnetic forces would be discussed. Finally, the results show the design specification of the linear compressor for the air conditioner.

• 동력기계공학회지
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• 제13권6호
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• pp.70-75
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• 2009

In this paper, cycle performance analysis of R744($CO_2$) two-stage compression and one-stage expansion refrigeration system is presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include superheating degree, compressor efficiency, gas cooling pressure, mass flowrate ratio, outlet temperature of gas cooler and evaporating temperature in the carbon dioxide two-stage refrigeration cycle. The main results were summarized as follows : The cooling capacity of two-stage compression and one-stage expansion refrigeration system increases with the increasing superheating degree, compressor efficiency and gas cooling pressure, but decreases with the increasing mass flowrate ratio and evaporating temperature. The compression work of two-stage compression and one-stage expansion refrigeration system increases with the increasing superheating degree, outlet temperature of gas cooler, gas cooling pressure and evaporating temperature, but decreases with the increasing compressor efficiency and mass flowrate ratio. The COP of two-stage compression and one-stage expansion refrigeration system increases with the increasing compressor efficiency, but decreases with the increasing superheating degree, gas cooling pressure, mass flowrate ratio and evaporating temperature. Therefore, superheating degree, compressor efficiency, gas cooling pressure, mass flowrate ratio, outlet temperature of gas cooler and evaporating temperature of R744($CO_2$) two-stage compression and one-stage expansion refrigeration system have an effect on the cooling capacity, compressor work and COP of this system.

• 설비공학논문집
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• 제18권3호
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• pp.218-224
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• 2006

The performance of an air to water vapor compression heat pump has been investigated experimentally. The main purpose of this study was to study the possibilities of using hydrocarbon refrigerants as a working fluid to replace R-22 for vapor compression heat pumps. Pure R-22 and R-290, R-600a, R-1270 were considered as working fluids. The performance of the system was characterized by compression shaft work, refrigeration capacity, pressure ratio, discharge temperature and COP. The experimental apparatus has basic parts of cycle that uses the air as a heat source. The experimental results show that refrigeration capacity of HC refrigerants is same or higher than that of R-22. On the other hand, compression shaft work of HC refrigerants is lower than that of R-22. Compression shaft work is lower than that of R-22. Come to the conclusion that, it is possible that hydrocarbon refrigerants could be drop-in alternatives for R-22.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.226-233
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• 2023

In this study, we compared the performance of several refrigeration cycles using different refrigerants and utilizing the cold heat of liquefied natural gas (LNG) for the liquefaction of carbon dioxide. The final conditions for the liquefied CO₂ were set to -20℃ and 20 bar. The refrigerants used included R404a, ammonia, propane, and propylene using a vapor recompression refrigeration cycle. For the refrigeration cycle, the CO₂ at room temperature and pressure was compressed in a two-stage compression process with an intermediate cooling stage using a refrigeration unit. To compare with the liquefaction process using refrigeration, we compressed the CO₂ to 8 bar in a single compression stage and cooled it to around -50℃ using the cold heat of the LNG before liquefying it. Results showed that using ammonia as the refrigerant required the least amount of compressor power for the liquefaction process, and the heat transfer area of the evaporator was the smallest when using propylene as the refrigerant. Using the cold heat of LNG instead of refrigeration using R404a resulted in approximately 69% less energy consumption.

• 설비공학논문집
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• 제15권12호
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• pp.979-986
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• 2003

The performance characteristics of heating and cooling operation for a heat pump system using seawater heat source and exhaust energy are presented. The heat pump system is made of a waste heat recovery system and a vapor compression refrigeration system. The working fluid is R-22. The heat pump system COPs are measured during heating and cooling operation modes, and the resultant COPs were 9.7 and 7.9, respectively, which are three times higher than those of the heat pump itself. Therefore, the performance of the heat pump system using exhaust energy is excellent compared to that of a general heat pump. The experimental data can be effectively used for the design of the high efficient heat pump using a seawater heat source.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.890-894
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• 2015

최근 기본 냉동사이클에 이젝터를 적용한 고효율 냉동사이클의 개발에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 이러한 이젝터는 그 적용 위치에 따라 이젝터의 역할 뿐만 아니라 냉동사이클의 성능도 달라진다. 따라서 본 연구에서는 이젝터 적용 위치가 다른 세 가지 냉동사이클을 선정하고, 각 사이클의 성능을 비교 및 분석하였다. 그 결과, 모든 이젝터 적용 냉동사이클의 COP가 기본 냉동사이클에 비해 최대 44% 향상되었다. 특히 본 연구에서 제안하는 이젝터 냉동사이클의 COP가 3.47로 가장 높게 나타났다. 그리고, 기본 냉동사이클과 비교하여 Bergander 사이클, Xing 사이클, 그리고 본 연구에서 제안한 이젝터 냉동사이클의 응축열량이 최대 21% 감소하였다. 따라서, 본 연구로부터 이젝터 적용 냉동사이클에서 이젝터의 압력비, 토출부 건도, 압축비 등은 냉동장치의 성능 향상에 영향을 미치는 중요한 요소이므로 이들에 대한 최적 제어가 대단히 중요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.2189-2194
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• 2009

부분 부하운전시 냉동공조장치의 능력을 조절하기 위해서 핫가스 바이패스 기술을 적용한다. 이 개념은 압축기에서 나온 고온의 냉매증기를 증발기 입구측으로 보내는 것이다. 본 논문에서 질량과 에너지 보존법칙을 근거로 CO2에 대한 핫가스 바이패스 개념을 적용하여 분석한다. 본 논문에서 고려된 운전 변수는 냉동장치의 압축효율, 과열도, 가스냉각기 냉매 출구온도, 증발온도 등이다. 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 과열도, 가스냉각기 출구온도, 증발온도는 냉동장치의 COP와 냉동능력에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 결과의 면밀한 분석을 통해 R744용 냉동장치를 설계할 필요가 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권6호
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• pp.592-598
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• 2015

본 연구에서는 공랭식 VI(Vapour-Injection) 사이클을 적용한 R410A용 고성능 하절기 냉방 열펌프의 성능 특성을 실험적으로 규명하였다. 실험에 사용한 장치는 VI 압축기, 응축기, 유분리기, 판형열교환기, 에코노마이져(economizer), 증발기, 그리고 재냉기(re-cooler)로 구성하였다. 냉방 성능 실험 조건은 다음과 같이 3가지 사이클로 VI 사이클을 적용하고 증발기 출구 냉매와 VI사이클 흡입 냉매가 재냉기에서 서로 열교환 하지 않는 사이클(사이클 A)과 열교환을 하는 사이클(사이클 B), 그리고 VI 사이클도 적용하지 않고 증발기 출구 냉매와 VI 사이클 흡입 냉매와의 열교환도 없는 사이클(사이클 C)로 구분하였다. 분석 결과, 냉방 성능은 증발기 출구 냉매와 VI사이클 흡입 냉매가 서로 열교환하는 VI사이클(사이클 B)이 가장 높았으며 VI사이클을 적용하지 않은 사이클 C가 가장 낮음을 알 수 있었으며, 사이클B의 냉방성능계수($COP_C$)가 평균 3.5로 사이클A보다 8.6%, 사이클C보다 33% 높은 값을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.3253-3259
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• 2009

본 연구에서는 프로판이 주성분인 혼합냉매를 사용하여 프로세스의 온도를 $-20^{\circ}C$까지 낮추는 증기 재 압축을 활용한 냉동사이클에 대한 전산모사를 수행하였다. 냉매의 공급온도는 프로세스와의 온도차를 $10^{\circ}C$로 가정하여 $-30^{\circ}C$로 정하였다. 전산모사를 위한 열역학 모델식으로는 Peng-Robinson 상태방정식을 적용하였으며, 냉매 혼합물의 각 성분에 대한 순수성분의 온도에 따른 증기압을 잘 추산하기 위해서 새로운 Alpha function을 이용하였다. 한편, 냉매 혼합물의 각각의 이성분계 실험 데이터를 잘 추산하기 위한 혼합규칙으로는 van der Waals 혼합규칙을 사용하였다. 한편 전체공정의 전산모사를 위해서 Invensys사의 PRO/II with PROVISION 8.2를 활용하였으며, 압축기의 소요동력을 최소화시키기 위해서 2단 압축공정을 사용하였으며. 첫 번째 압축기 후단의 최적 압력은 6bar이며 이때 총 소요동력은 755.7kW임을 알 수 있었다.