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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 성재용
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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HCFC 및 HFC 계열의 화학 냉매는 오존층 파괴 및 지구 온난화 등의 환경문제를 일으키고 있어 그 사용 및 제조가 규제되고 있는 가운데 대체 냉매로써 높은 친환경성과 에너지 절약 특성을 가진 이산화탄소가 주목받고 있다.
이산화탄소를 2차유체로 하는 냉동 시스템의 경우 2000년 대 초반부터 현재까지 슈퍼마켓의 쇼케이스, 냉동 창고 등에 많이 적용되어 상용화되고 있으며 관심이 증가하고 있다.
또한 이산화탄소를 2차유체로 사용한 냉동 시스템에 관련된 자료 및 문헌을 찾아보면 연구진행 과정중 실제 대형마트에서 가장 많이 사용되는 쇼케이스 냉동 시스템을 적용하여 냉동 능력을 계측한 연구는 찾을 수 없다. 그 이유는 쇼케이스 냉동 시스템에 적용되는 열교환기의 형태가 핀-튜브 타입의 열교환기로 기존 브라인 시스템에서는 브라인 냉매가 열교환기를 지나갈 때 액체 상태를 유지하지만 이산화탄소의 경우에는 일부 냉매가 액체에서 기체로 변화하기 때문이다.
그렇기 때문에 현재 쇼케이스 냉장고의 표준 성능시험 방법은 냉동 능력 측정을 통한 성능 측정방법이 아닌 일일 소비전력량의 측정과 고내 온도 편차를 통해 그 성능을 판단한다.
그러나 이산화탄소를 2차유체로 하는 냉동 시스템을 연구 개발하는 관점에서 냉동능력의 측정은 COP 계산을 위한 중요 요소이다. 그리고 실제 이산화탄소를 2차유체로 사용하는 냉동 시스템이 적용되고 있는 대형 마트에서는 경제적 측면을 고려하여 압축기 1대에 쇼케이스 냉동고 2대 이상을 병렬 연결하여 사용하고 있다. 그래서 본 연구에서는 실제 적용될 냉동 시스템과 최대한 비슷하게 실험장치를 구성하고자 쇼케이스 냉장고 2대를 병렬 연결하여 다음과 같이 연구 및 결과를 얻었다.
첫 번째, 증발기를 핀-튜브 타입으로 구성하였을 경우 냉동능력 및 COP를 측정할 수 있는 방법을 모색하였다. 즉 외부와 단열된 쇼케이스 냉장고 내부에 PID제어를 하는 전기히터를 설치함으로써 전기히터의 출력량을 측정하여 핀-튜브 타입의 증발기를 가진 이산화탄소 2차유체 사용의 냉동 시스템의 냉동능력 및 COP를 간접 측정할 수 있었으며, 본 연구에서 냉동 쇼케이스의 냉동능력 2 kW에서 본 연구 조건에서 COP는 대략 1.47 수준으로 측정되었다.
두 번째, 이산화탄소 냉매의 유량에 따른 성능 특성 연구에서 이산화탄소의 질량유량이 20.9% 증가함에 따라 이산화탄소를 2차유체로 하는 냉동 시스템의 냉동능력은 1.9% 증가하였지만 COP는 반대로 8.85% 감소하였다.
마지막으로 병렬로 연결된 2대의 쇼케이스 냉장고에서 부하 변동에 따른 성능 특성을 연구하였다. 그 결과 쇼케이스 냉장고 2대가 병렬로 구성된 냉동 시스템에서 쇼케이스 B측의 부하량이 증가함에 따라 쇼케이스 A측과 B측의 질량유량은 1.13±0.05의 분배율을 유지하며 유량이 증가하지만, 냉동능력은 쇼케이스 A측의 전기히터 설정온도 7℃를 기준하여 쇼케이스 B측의 전기히터 설정온도를 4℃에서 10℃로 변화시키면 쇼케이스 B측의 냉동능력은 570W 증가하지만 쇼케이스 A측의 냉동능력은 220W 감소하였다.
이산화탄소를 2차유체로 하는 냉동 시스템의 경우 2000년 대 초반부터 현재까지 슈퍼마켓의 쇼케이스, 냉동 창고 등에 많이 적용되어 상용화되고 있으며 관심이 증가하고 있다.
또한 이산화탄소를 2차유체로 사용한 냉동 시스템에 관련된 자료 및 문헌을 찾아보면 연구진행 과정중 실제 대형마트에서 가장 많이 사용되는 쇼케이스 냉동 시스템을 적용하여 냉동 능력을 계측한 연구는 찾을 수 없다. 그 이유는 쇼케이스 냉동 시스템에 적용되는 열교환기의 형태가 핀-튜브 타입의 열교환기로 기존 브라인 시스템에서는 브라인 냉매가 열교환기를 지나갈 때 액체 상태를 유지하지만 이산화탄소의 경우에는 일부 냉매가 액체에서 기체로 변화하기 때문이다.
그렇기 때문에 현재 쇼케이스 냉장고의 표준 성능시험 방법은 냉동 능력 측정을 통한 성능 측정방법이 아닌 일일 소비전력량의 측정과 고내 온도 편차를 통해 그 성능을 판단한다.
그러나 이산화탄소를 2차유체로 하는 냉동 시스템을 연구 개발하는 관점에서 냉동능력의 측정은 COP 계산을 위한 중요 요소이다. 그리고 실제 이산화탄소를 2차유체로 사용하는 냉동 시스템이 적용되고 있는 대형 마트에서는 경제적 측면을 고려하여 압축기 1대에 쇼케이스 냉동고 2대 이상을 병렬 연결하여 사용하고 있다. 그래서 본 연구에서는 실제 적용될 냉동 시스템과 최대한 비슷하게 실험장치를 구성하고자 쇼케이스 냉장고 2대를 병렬 연결하여 다음과 같이 연구 및 결과를 얻었다.
첫 번째, 증발기를 핀-튜브 타입으로 구성하였을 경우 냉동능력 및 COP를 측정할 수 있는 방법을 모색하였다. 즉 외부와 단열된 쇼케이스 냉장고 내부에 PID제어를 하는 전기히터를 설치함으로써 전기히터의 출력량을 측정하여 핀-튜브 타입의 증발기를 가진 이산화탄소 2차유체 사용의 냉동 시스템의 냉동능력 및 COP를 간접 측정할 수 있었으며, 본 연구에서 냉동 쇼케이스의 냉동능력 2 kW에서 본 연구 조건에서 COP는 대략 1.47 수준으로 측정되었다.
두 번째, 이산화탄소 냉매의 유량에 따른 성능 특성 연구에서 이산화탄소의 질량유량이 20.9% 증가함에 따라 이산화탄소를 2차유체로 하는 냉동 시스템의 냉동능력은 1.9% 증가하였지만 COP는 반대로 8.85% 감소하였다.
마지막으로 병렬로 연결된 2대의 쇼케이스 냉장고에서 부하 변동에 따른 성능 특성을 연구하였다. 그 결과 쇼케이스 냉장고 2대가 병렬로 구성된 냉동 시스템에서 쇼케이스 B측의 부하량이 증가함에 따라 쇼케이스 A측과 B측의 질량유량은 1.13±0.05의 분배율을 유지하며 유량이 증가하지만, 냉동능력은 쇼케이스 A측의 전기히터 설정온도 7℃를 기준하여 쇼케이스 B측의 전기히터 설정온도를 4℃에서 10℃로 변화시키면 쇼케이스 B측의 냉동능력은 570W 증가하지만 쇼케이스 A측의 냉동능력은 220W 감소하였다.
목차
I. 서 론 11. 연구의 배경 및 필요성 12. 연구 동향 23. 연구 목적 3II. 이론적 고찰 51. 이산화탄소를 사용하는 냉동 시스템 52. 이산화탄소 특징 83. 기존 냉동 시스템과의 비교 9III. 실험장치 및 실험방법 131. 실험장치의 구성 132. 냉동능력 및 COP 측정 방안 263. 실험방법 27IV. 실험결과 및 고찰 291. 유량 변화에 따른 성능 특성 292. 병렬로 연결된 2대의 쇼케이스 냉장고에서 부하 변동에 따른 성능 특성 32V. 결 론 40참고 문헌 41영문 초록(Abstract) 43감사의 글
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