• 대한기계학회논문집
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• 제17권9호
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• pp.2131-2137
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• 1993

This study, examines the performance and the heat pump cycle systematizing characteristics for non-azeotropic refrigerant systems. In order to conduct such an examination, the cycle characteristics of heat pumps for pure R-22, R-114, and their mixtures were experimentally investigated. The results show that cooling/heating capacities for the mixtures was more suited at the evaporating temperature of $5^{\circ}C$ than that of $0^{\circ}C$, $-5^{\circ}C$, and $-10^{\circ}C$. The C.O.P of the 50 wt% mixtures was considerably higher than for pure R-22, and the compression power of the 25 wt% was as much as 60% lower than that of pure R-22. Even small fractional mixture variations can lead to significant changes in the characteristics of the heat pump cycle. This experiment verified the importance of accurate weight fractions of refrigerant mixtures.

• 한국가스학회지
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• 제17권3호
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• pp.27-32
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• 2013

극저온에서 운전되는 천연가스 액화공정은 에너지 소모가 매우 크다. 천연가스 액화공정 내 대부분의 에너지는 압축기에서 소모되기 때문에 압축기에 소모되는 총 에너지 소모량을 최소화 시키는 것이 공정 설계 및 운전 시 중요한 요소가 된다. 다양한 천연가스 액화공정 중 C3MR (Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정은 혼합냉매와 순수냉매 사이클로 구성된다. 본 연구에서는 C3MR 공정 내 순수냉매 사이클의 최적의 설계를 찾기 위해 압력의 수를 다르게 하여 모사하였다. 이를 통해 압력 단계에 따라 압축기에서 필요로 하는 에너지양을 비교하였다. 또한, 장치 수에 따른 공정의 비용 분석을 위해 동력 공급 장치 선택 모델을 적용하였다. 결론적으로 장치를 많이 사용하는 설계일수록 더 적은 에너지를 필요로 한다는 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 비용적인 측면으로 전환하여 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.

• 설비공학논문집
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• 제2권2호
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• pp.142-154
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• 1990

A theoretical cycle analysis has been performed for a basic heat pump, charged with non-azeotropic refrigerant mixtures, R22/R114 and R13B1/R152a. At first, a procedure is introduced to calculate thermodynamic properties simply and correctly, and the advantages of using refrigerant mixtures are discussed through the cycle analysis. It is shown that by using refrigerant mixtures in the heat pump, several improvements can be made. In comparison with conventional pure refrigerants, the application of refrigerant mixtures results in high reliabilities caused by the extension of the application limit, energetic improvements, and a continuous capacity control. From generalizing various results, the optimum compositions in refrigerant mixtures are also determined. The 30%/70% and 40%/60% compositions are selected for R22/R114 and R13B1/R152a, respectively.

• 한국가스학회지
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• 제15권6호
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• pp.38-43
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• 2011

천연가스 액화공정은 극저온에서 운전되며 에너지 소비가 매우 크기 때문에 압축기의 에너지 소모를 최소화하는 것이 공정의 효율 측면에서 중요하다. 여러 가지 천연가스 액화공정 중 C3-MR(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정의 경우 순수냉매인 프로판과 혼합냉매를 사용하는 두 개의 냉각 사이클로 구성되어있다. 본 연구에서는 C3-MR 공정에서 최적의 프로판 압력 레벨을 찾기 위해 프로판 사이클을 별개로 구성하여 모사하였다. 또한, 압력 레벨에 따른 조건을 변화시켜가며 사례 연구를 수행하고 이를 통해 압축기에서 소모되는 에너지양을 비교하였다. 그 결과 압력 레벨이 높을수록 총 에너지 소모량이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 압력 레벨이 3일때 보다 압력 레벨이 5일 때 에너지 소모는 약 23.7% 감소하는 값을 얻을 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권4호
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• pp.53-61
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• 1994

An experimental study on heat pump cycle systematizing characteristics for non-azeotropic refrigerant mixtures of R-22+R-114 was reported. Data were obtained under steady state condition at the ranges of parameters, 550- 2, 170kcal/h, 670-2, 990kcal/h, 24-71kg/h, and 0-1, for as cooling capacity, heating capacity, mass 25, 50, 75, and 100 per cent of R-22 by weight fraction for R-22+R-114 mixtures. The results shown that the C.O.P of the 50wt% of R-22 mixture was considerably larger than for pure R-22 and other weight fraction of R-22 mixtures, but the compression power of the 25wt% of R-22 was lower than that of the pure R-22 and the other weight fraction of R-22 mixtures. The hightest value of cooling capacity was obtained at the conditions of evaporating temperature 5.deg.C and R-22 50wt% mixture. In general, with an increase in the R-22 weight fraction for fixed values of the other parameter, the cooling capacity increased at first, obtained a maximum, and then decreasd. This verified the importance of accurate weight fractions od refrigerant mixtures in the heat pump cycle.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.83-89
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• 2023

In this study, a computer simulation work has been performed for the separation of electronic grade highly pure carbon dioxide more than 7 N purity through a cryogenic distillation process. For the cold utility as a cooling medium for a condenser of the cryogenic distillation column, propylene was utilized as a refrigerant in the vapor-recompression refrigeration cycle. Through this work, it was concluded that the cryogenic distillation column with two stage compression and refrigeration cycle were essential to obtain a highly-pure liquefied CO₂.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.836-842
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• 2013

본 연구에서는 고효율 20 kW급 해양온도차 발전사이클을 새롭게 제안하고, 발전사이클의 성능이 최대가 되는 작동유체를 선정하기 위해서 단일냉매 15종과 혼합냉매 16종을 적용하여 발전사이클의 성능을 비교 분석하였다. 시스템 효율, 필요 냉매순환량, 그리고 TPP와 같은 인자를 사용하여 발전사이클의 특성을 분석하였다. 우선, 발전사이클의 효율 측면에서는 R32/R152a(87:13)이 가장 높으며, 필요 냉매 순환량은 R717이 가장 낮다. 그리고 논문에서 새롭게 제시한 TPP의 분석 결과에서는 R32/R134a 70:30이 가장 적합한 냉매로 나타났다. 이상의 결과로부터, 각각의 분석인자에 적합한 냉매는 그 목적에 따라서 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 분석인자에 맞는 냉매의 선정이 필요하다.

• 한국가스학회지
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• 제10권1호
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• pp.38-42
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• 2006

본 연구에서는 순수한 프로판 냉매를 사용하여 액화석유가스(LPG)를 액화 및 냉동 저장할 수 있는 냉동 사이클에 대한 모사기법을 소개하였다. 프로판을 액화시키기 위한 2차 냉매로써는 물을 사용하였다. 전체 냉동 사이클의 모사를 위한 열역학 모델로서는 Peng-Robinson 상태방정식을 사용하였다. 프로판 성분과 LPG구성성분의 증기압의 좀 더 정확한 추산을 위하여 Twu 등이 제안한 새로운 alpha function을 사용하였다. 또한 액상의 밀도를 정확하게 추산하기 위해서는 Peng-Robinson상태방정식 대신에 API모델식을 사용하였다. 모사를 위하여 Simulation Science사의 PRO/II with PROVISION version 7.1 범용성 화학공정 모사기를 사용하였다 본 연구를 통하여 국내에서 실제로 가동되고 있는 LPG 저장을 위한 냉동 사이클을 성공적으로 모사할 수 있었다.

• 설비공학논문집
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• 제4권4호
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• pp.360-369
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• 1992

A heat pump system is constructed to evaluate its performance and heat transfer characteristics with mixtures of R22/R142b as working fluids. The heat transfer in the evaporator and the overall performance are measured and analyzed in terms of the compositions and relevant variables. Possibility of capacity modulation by changing composition is observed without degradation of heat transfer coefficients and coefficient of performance. The cooling capacity is varied continuously within 200 percent based on minimum capacity at constant compressor speed. For similar cooling capacity, COP is improved by mixing two refrigerants and shows maximum value at 60％ mass fraction of R22. Average heat transfer coefficients of mixtures decrease in comparison with pure refrigerants at similar cooling capacity and mass flow rate. However, the overall heat transfer coefficients decrease moderately. A cycle simulation is performed in order to manifest the advantages of using refrigerant mixtures, considering experimentally observed heat transfer characteristics.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.45-50
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• 2013

Closed-loop J-T (Joule-Thomson) refrigeration cycle is advantageous compared to common open loop $N_2$ decompression system in terms of nitrogen consumption. In this study, two closed-loop pure $N_2$ J-T refrigeration systems with sub-atmospheric device for cooling High Temperature Superconductor (HTS) power cable are investigated. J-T cooling systems include 2-stage compressor, 2-stage precooling cycle, J-T valve and a cold compressor or an auxiliary vacuum pump at the room temperature. The cold compressor and the vacuum pump are installed after the J-T valve to create sub-atmospheric condition. The temperature of 67 K is possible by lowering the pressure up to 24 kPa at the cold part. The optimized hydrocarbon mixed refrigerant (MR) J-T system is applied for precooling stage. The cold head of precooling MR J-T have the temperature from 120 K to 150 K. The various characteristics of cold compressor are invstigated and applied to design parameter of the cold compressor. The Carnot efficiency of cold compressor system is calculated as 16.7% and that of vacuum pump system as 16.4%. The efficiency difference between the cold compressor system and the vacuum pump system is due to difference of enthalpy change at cryogenic temperature, enthalpy change at room temperature and different work load at the pre-cooling cycle. The efficiency of neon-nitrogen MR J-T system is also presented for comparison with the sub-atmospheric devices. These systems have several pros and cons in comparison to typical MR J-T systems such as vacuum line maintainability, system's COP and etc. In this paper, the detailed design of the subcooled $N_2$ J-T systems are examined and some practical issues of the sub-atmospheric devices are discussed.