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문제 정의
- 98까지 커질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 재료의 복사율을 변화시켜 가며 복사 열전달량의 변화에 따른 내부온도와 냉매순환량의 변화를 살펴보았다.
- 본 연구는 선행연구에서 개발된 소형 왕복동식 압축기의 열전달에 관한 수치해석 프로그램을 이용하였다⑹. 수치해석 프로그램은 왕복동식 밀폐형 압축기 내의 배관과 실린더 블록 등의 고체부, 냉매 및 오일의 온도를 예측할 수 있는 열회 로망 이론에 기초를 둔 압축기의 열전달 해석모델을 이며, 이를 사용하여 압축기 효율향상을 위한 방안을 찾기 위한 인자연구(parametric study) 를 수행하였다.
- 본 연구는 왕복동식 밀폐형 압축기 내의 배관과 실린더 블록 등의 고체부, 냉매 및 오일의 온도를 예측할 수 있는 열회로망 이론에 기초를 둔 압축기의 열전달 해석모델을 사용하여 압축기 효 율향상을 위한 방안을 찾기 위한 인자연구(para metric study)를 수행하였다. 여러 가지 변수를 변경시키면서 압축기의 효율에 영향을 미치는 정도를 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 압축기 내의 고체부분의 열전도에 의한 열전달은 압축기 내 온도분포에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 압축기 내부의 고체부분 중에서 기존의 재질을 다른 재질로 변경하는 데 있어 큰 어려움이 없을 것으로 예상되는 토출플레넘헤드, 프레임의 실린더 및 프레임의 지지부의 재질을 변화시키고, 이에 따른 열전도율의 변화가 압축기 내각 부분의 온도분포와 냉매순환량에 미치는 영향에 살펴보았다.
- 본 연구에서는 압축기에서 효율을 개선할 수 있는 방안을 도출하고 압축기의 구성요소의 열전달 관점에서 각각의 구성요소가 압축기의 성능에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 이를 위하여 첫 번째로 압축기 셸의 외표면적의 변화가 압축기 내부 온도분포와 열전달에 미치는 영향을 살펴보고, 둘째 압축기 내부의 고체부분을 단열성이 좋은 재질을 적용하여 열전달량을 감소시킴으로써 효율 향상의 가능성을 파악하며, 마지막으로 흡입 계통과 토출 계통을 각각 단열하여 열전달량을 감소시켜 효율향상의 가능성을 알아보고자 한다.
- 복사열이 고려된 구성품은 압축기 셸 내에서 서로 면접하고 있는 압축기 내부부분으로써 복사 열전달은 두 구성품 간의 복사율 형상계수 및 열전달면 적을 고려하여 선정하였다. 형상계수와 열전달 면적은 압축기가 정해지면 기지의 값이 되며, 본 연구에서는 셸 내에 냉매에 노출된 각 구성품의 재질을 무엇을 사용하느냐에 따라서 압축기의 효율이 어떻게 변하는지를 살펴보기 위하여 복사율을 각 재질에 대하여 변경하여 수치계산을 수행하였다.
가설 설정
- 압축기 내의 각 기계요소와 각 단계별 냉매를 세분하여 검사체적을 구성하고, 검사체적 내의열 역학적 상태량은 평균치 개념의 동일한 값을 가지는 것으로 가정하였다. 가정된 검사체적을 질량 집중체(lumped mass)라고 하고, 질량집중체 사이의 열교환관계를 열역학 제 1 법칙을 이용하여 에너지방정식으로 표현하는 열회로망이론을 적용하 였다.
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