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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 윤린
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2016
2015
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현재 이산화탄소를 냉매로 사용하는 냉동 시스템은 여러 방면에서 사용되고 있다. 이는 낮은 압력강하로 인한 펌프의 소비 동력이 작고, 냉각 용량이 크기 때문에 질량유량을 크게 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있기 때문이다. 이산화탄소를 냉매로 사용하는 또 다른 이유는 누설 시 유독성이 없고 환경에 미치는 영향이 매우 작기 때문이다. 이와 같은 이유들로 다양한 방면에서 사용되고 있는 이산화탄소 이차유체 시스템의 이론적 연구와 실험적 연구를 진행하였다. 이론적 연구는 Pack Calculation Ⅱ 프로그램으로 병렬 시스템, 캐스케이드 시스템, 이단 압축 시스템을 비교 분석하여 가장 시스템의 효율이 좋은 캐스케이드 시스템을 기준으로 실험적으로 연구하였다. 이때 실험적 연구로는 중온도인 냉장용 시스템만을 제작 및 실험을 진행하였다.
Pack Calculation Ⅱ 프로그램을 이용한 병렬 시스템과 이산화탄소 캐스케이드 시스템의 비교로는 이산화탄소 캐스케이드 시스템이 병렬 시스템과 동일 용량, 같은 조건에서 효율이 MT측은 13%, LT측은 62% 높게 나왔고, 같은 조건의 서로 다른 냉매를 사용한 이산화탄소 캐스케이드 시스템의 비교는 암모니아를 사용한 시스템이 평균 COP가 약 3.39로 가장 높은 효율을 보였고, 가장 낮은 효율을 보인 R410A를 사용한 시스템보다 8.5% 높은 효율을 보였는데, 이 때 LT측은 모두 동일한 용량과 조건의 이산화탄소를 냉매로 사용하여 효율이 동일하게 나타났다. 이단 압축 시스템의 시스템 간의 비교는 이단 압축 개방형 중간냉각 시스템이 평균 COP가 약 3.24로 가장 높았고, 이는 가장 낮은 COP를 보인 이단 압축 액 주입 시스템보다 14.5%나 높게 나타났다. 캐스케이드 시스템과 병렬 시스템, 이단 압축 초임계 시스템의 비교는 캐스케이드 시스템이 다른 두 시스템보다 약 11.15% 높은 COP를 보이며 가장 좋은 효율을 보였다. 이산화탄소 이차유체 시스템의 실험결과로는 증발기의 부하 측 브라인의 온도가 10℃, 응축기 측 브라인의 온도가 15℃일 때가 가장 높은 효율을 보였고, 가장 낮은 효율을 보인 조건보다 약 8.2% 높은 효율을 보였다. 이산화탄소 순환유량에 따른 이산화탄소 이차유체 시스템은 냉방용량과 성능의 차이가 매우 작게 나타났는데, 이는 순환유량 증가에 따른 펌프 동력의 증가분이 순환유량 증가에 따른 열전달 상승효과로 인한 냉방용량 증가보다 크기 때문에 순환유량이 가장 작은 조건에서 COP는 가장 높게, 냉방용량은 가장 낮게 측정 되었다. 이산화탄소 이차유체 시스템과 비교를 위한 실험으로 R404A 시스템을 동일한 조건에서 실험을 진행하였다. R404A 시스템 역시 증발기의 부하 측 브라인 온도가 10℃, 응축기 측 브라인의 온도가 15℃일 때 가장 높은 효율을 보였으며, 이는 증발기 측 브라인 온도가 0℃일 때의 결과보다 약 14.02% 높은 효율을 보였다. 보다 정확한 실험 비교를 위해 R404A 시스템의 배관 길이를 이산화탄소 이차유체 시스템의 이산화탄소 시스템 부분이 추가된 만큼 증가시켜 실험을 비교 하였는데, 시스템 효율의 차이가 이산화탄소 이차유체 시스템이 R404A 시스템의 배관 길이 증가 조건보다 약 9.02% 높은 효율을 보였다.
Pack Calculation Ⅱ 프로그램을 이용한 병렬 시스템과 이산화탄소 캐스케이드 시스템의 비교로는 이산화탄소 캐스케이드 시스템이 병렬 시스템과 동일 용량, 같은 조건에서 효율이 MT측은 13%, LT측은 62% 높게 나왔고, 같은 조건의 서로 다른 냉매를 사용한 이산화탄소 캐스케이드 시스템의 비교는 암모니아를 사용한 시스템이 평균 COP가 약 3.39로 가장 높은 효율을 보였고, 가장 낮은 효율을 보인 R410A를 사용한 시스템보다 8.5% 높은 효율을 보였는데, 이 때 LT측은 모두 동일한 용량과 조건의 이산화탄소를 냉매로 사용하여 효율이 동일하게 나타났다. 이단 압축 시스템의 시스템 간의 비교는 이단 압축 개방형 중간냉각 시스템이 평균 COP가 약 3.24로 가장 높았고, 이는 가장 낮은 COP를 보인 이단 압축 액 주입 시스템보다 14.5%나 높게 나타났다. 캐스케이드 시스템과 병렬 시스템, 이단 압축 초임계 시스템의 비교는 캐스케이드 시스템이 다른 두 시스템보다 약 11.15% 높은 COP를 보이며 가장 좋은 효율을 보였다. 이산화탄소 이차유체 시스템의 실험결과로는 증발기의 부하 측 브라인의 온도가 10℃, 응축기 측 브라인의 온도가 15℃일 때가 가장 높은 효율을 보였고, 가장 낮은 효율을 보인 조건보다 약 8.2% 높은 효율을 보였다. 이산화탄소 순환유량에 따른 이산화탄소 이차유체 시스템은 냉방용량과 성능의 차이가 매우 작게 나타났는데, 이는 순환유량 증가에 따른 펌프 동력의 증가분이 순환유량 증가에 따른 열전달 상승효과로 인한 냉방용량 증가보다 크기 때문에 순환유량이 가장 작은 조건에서 COP는 가장 높게, 냉방용량은 가장 낮게 측정 되었다. 이산화탄소 이차유체 시스템과 비교를 위한 실험으로 R404A 시스템을 동일한 조건에서 실험을 진행하였다. R404A 시스템 역시 증발기의 부하 측 브라인 온도가 10℃, 응축기 측 브라인의 온도가 15℃일 때 가장 높은 효율을 보였으며, 이는 증발기 측 브라인 온도가 0℃일 때의 결과보다 약 14.02% 높은 효율을 보였다. 보다 정확한 실험 비교를 위해 R404A 시스템의 배관 길이를 이산화탄소 이차유체 시스템의 이산화탄소 시스템 부분이 추가된 만큼 증가시켜 실험을 비교 하였는데, 시스템 효율의 차이가 이산화탄소 이차유체 시스템이 R404A 시스템의 배관 길이 증가 조건보다 약 9.02% 높은 효율을 보였다.
목차
표 목 차 ⅰ그 림 목 차 ⅱ기 호 설 명 ⅳ국 문 요 약 ⅴⅠ. 서 론 11.1 연구배경 11.2 국내·외 관련연구 21.3 연구목적 51.4 연구내용 5Ⅱ. 연구방법 72.1 이산화탄소 시스템 모델링 72.1.1 병렬 시스템 모델링 방법 82.1.2 캐스케이드 시스템 모델링 방법 112.1.3 이단 압축 시스템 모델링 방법 122.2 실험 장치 및 방법 142.2.1 실험 장치 142.2.2 이산화탄소 이차유체 시스템 실험 방법 162.2.3 R404a 시스템 실험 방법 17III. 결과 및 고찰 243.1 이산화탄소 시스템 모델링 결과 243.1.1 Pack Calculation Ⅱ의 검증 결과 243.1.2 다양한 이산화탄소 시스템 구성 비교 253.2 이산화탄소 이차유체 시스템 실험 결과 323.2.1 부하 측 브라인 온도에 따른 성능 변화 323.2.2 이산화탄소 순환 유량에 따른 성능 변화 353.3 R404a 시스템 실험 결과 373.3.1 부하 측 브라인 온도에 따른 성능 변화 373.3.3 배관 길이에 따른 성능 변화 393.4 이산화탄소 이차유체 시스템의 최적 운전 조건 413.4.1 이산화탄소 이차유체 시스템과 R404a 시스템 성능 비교 413.4.2 이산화탄소 이차유체 시스템 최적 운전 조건 43Ⅳ. 결 론 44참고문헌 47ABSTRACT 49
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