선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
-
(4) Groll et al.(5)은 2단 압축-중간 냉각 사이클에서 1단 압축비와 2단 압축비의 변화에 따른 사이클의 성능 변화를 고찰하였을 뿐만 아니라 팽창기를 사용한 사이클의 성능 향상에 대한 연구를 동시에 수행하였다.
-
따라서 본 연구에서는 이산화탄소를 적용한 여러 가지 2단압축 사이클을 구성하여 성능을 측정하고, 그 결과를 고찰하였다.
- 이를 통하여 각 사이클의 성능향상에 관한 구체적인 데이터를 제시하고 각 사이클들의 특성을 비교하고자 한다.
제안 방법
-
Hwang et al.(3)은 이산화탄소를 적용한 사이클의 성능 향상을 위하여 팽창기(expander), 2단압축, 증발 냉각을 이용한 가스쿨러를 적용한 사이클에 대한 시뮬레이션 연구를 수행하였다.
-
(2)와 Hmjak et al.(7)은 이산화탄소 사이클의 최적화와 토출 압력의 제어를 통한 사이클의 성능 향상에 관한 연구를 시뮬레이션과 실험을 통하여 수행하였다.
-
Fig. 2에서 볼 수 있듯이 기본 사이클에 추가로 중간냉각기를 적용한 사이클을 중간 냉각 사이클, 내부열교환기를 적용한 사이클을 내부열교환 사이클, 그리고 중간냉각기와 내부열교환기를 동시에 적용한 사이클을 중간 냉각-내부열 교환 사이클로 표현하였다.
- 그러나 본 연구에서는 여러 가지 실험장치의 제작의 제한성에 의하여 두 개의 동일한 압축기를 직렬로 연결하여 사용하였다.
-
내부열교환기(IHX)는 이중관 형태의 열교환기로 열교환 효율을 높이기 위하여 냉매의 흐름은 대향류로 설계하였다.
- 또한 여러 가지 2단 압축 사이클에서 운전 조건에 따른 성능을 비교 고찰하였다.(4) Groll et al.
-
본 연구에서 이산화탄소 사이클의 성능향상을 위하여 기본 사이클, 중간냉각 사이클, 내부열교환 사이클, 그리고 중간냉각-내부열교환 사이클 등 총 4개의 사이클을 구성하였다.
-
본 연구에서는 2단압축 이산화탄소 시스템에 대하여 기본 사이클, 중간냉각 사이클, 내부열교환 사이클, 그리고 중간냉각기와 내부열교환기를 동시에 이용한 중간냉각-내부열교환 사이클을 구성하여 성능을 평가하였으며, 운전조건에 따른 성능 향상정도와 각각의 사이클 특성들을 비교하였다.
-
실내외 및 중간 냉각기에 사용된 열교환기는 핀튜브 형태의 열교환기로 내경 4mm, 외경 5mm로 고압에 견딜 수 있도록 설계하였다.
-
이산화탄소 사이클에서 각 부분의 온도와 압력에 대한 상태량을 확인하기 위하여 열전대와 압력계를 시스템의 주요 부위에 설치하였다.
-
이산화탄소 사이클의 성능측정을 위하여 열펌프를 두 개의 챔버로 구성된 열량계에 설치하였다.
-
이산화탄소 시스템의 냉방 실험조건을 설정하기 위하여 우선 단일유닛 시험조건인 ASHRAE Standard 116(10)에 근거하여 온도와 습도를 설정하였다.
대상 데이터
-
본 실험에 사용된 2개의 압축기는 동일한 덴소(Denso)사의 스크롤형 가변속 압축기로 난방용량 4.5 kW 정도를 가지는 소형 압축기이다.
-
팽창장치는 후지꼬끼(Fugikoki)사의 EEV를 시스템 용량에 맞게 선정하여 사용하였다.
이론/모형
- 설계된 시스템의 열량은 냉매 엔탈피법을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
-
(1) 2단압축 시스템에서 중간냉각기를 사용함으로써 냉매의 질량유량이 크게 증가하였으며 이에 냉방용량도 증가하였다.
- (2) 내부열교환기의 사용으로 압축기 일은 약간 감소하고 증발기 입구의 건도가 감소하여 냉방용량이 크게 증가되었으며 이에 냉방성능 또한 크게 향상되었다.
-
(3) 냉방성능의 향상정도는 중간냉각-내부열교환 사이클이 가장 크게 나타났으며, 그 다음으로 내부열교환 사이클, 중간냉각 사이클 순으로 나타났다.
- 2단압축 시스템에 중간냉각기를 사용함으로써 냉방용량의 증가뿐만 아니라 시스템의 신뢰성도 동시에 향상됨을 확인할 수 있다.
- 내부열교환기를 적용한 사이클에서 증발압력은 중각냉각기를 사용한 사이클과 기본 사이클에 비하여 증가하였으며, 증발압력과 토출압력의 변화를 볼 때 내부열교환기 사이클이 가장 작은 압축비를 나타냄을 확인할 수 있다.
-
내부열교환기를 적용한 사이클의 경우 압축기 일의 감소와 냉방용량의 증가가 동시에 발생함으로 냉방성능의 증가 정도가 크게 나타남을 확인할 수 있었다.
- 내부열교환기와 중간냉각기의 사용으로 사이클의 신뢰성 또한 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
- 또한 기본 사이클에 비하여 개선된 사이클들은 넓은 작동조건과 운전조건의 변화에 대하여 상대적으로 높은 성능과 작은 변화폭을 나타냄으로써 시스템의 신뢰성 또한 크게 향상시킴을 확인할 수 있다.
-
또한 내부열교환기-중간냉각 사이클에서는 압축기 일이 내부열교환기 사이클에 비하여 약간 증가하였으나 질량유량의 증가로 인한 냉방용량이 크게 향상되므로 냉방성능계수는 가장 크게 나타났다.
-
또한 냉동용량의 향상 정도는 중간냉각 사이클, 내부열교환 사이클, 그리고 중간냉각-내부열교환 사이클 순으로 나타났다.
- 또한 압축기 주파수가 50-30 Hz의 경우, 기본 사이클에 비하여 중간냉각 사이클은 약 7%, 내부열교환 사이클은 약 12%, 중간냉각-내부열교환 사이클은 약 15% 향상되는 것으로 나타났다.
-
모든 주파수에서 중간냉각기를 사용함으로써 최종 냉매의 토출온도는 최소 7℃ 이상 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.
-
본 연구에서 1단-2단 압축기 주파수가 35-30 Hz, 50-40Hz일 때, 중간냉각-내부열교환 사이클의 냉방성능은 기본 사이클에 비하여 각각 16%, 13% 정도 증가하는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 1단-2단 압축기 주파수가 35-30 Hz, 50-40Hz일 때, 중간냉각-내부열교환 사이클의 냉방용량은 기본 사이클에 비하여 각각 14%, 11% 정도 증가하는 것으로 나타났다.
-
본 연구에서는 1단-2단 압축기 주파수가 35-30Hz, 50-40Hz일 때, 중간냉각 사이클의 압축기 소요동력은 기본 사이클에 비하여 각각 1.5%, 1.8% 정도 증가하였다.
- 본 연구에서는 1단-2단 압축기 주파수가 35-30Hz, 50-40Hz일 때, 중간냉각 사이클의 질량유량은 내부열교환기 사이클에 비하여 각각 3%, 4% 정도 증가하는 것으로 나타났다.
-
본 연구에서는 내부열교환기의 설치로 냉방용량이 크게 증가함을 확인할 수 있다.
-
압축기 소요동력은 중간냉각 사이클, 기본 사이클, 중간냉각-내부열교환 사이클, 그리고 내부열교환 사이클 순으로 크게 나타났다.
-
압축기 주파수가 50-30Hz의 경우, 각 사이클별 냉방성능의 향상정도는 각각 7%, 12%, 15% 정도로 나타났다.
-
앞에서 설명한 것과 같이 중간 냉각기를 사용한 사이클의 성능 향상 정도가 가장 낮게 나타났으며, 중간냉각기와 내부열교환기를 동시에 사용한 사이클이 가장 큰 성능향상을 나타냈다.
-
중간냉각 사이클, 내부열교환 사이클, 그리고 중간냉각-내부열교환 사이클의 냉방성능은 기본 사이클에 대하여 각각 4~10%, 7~13%, 그리고 11~18% 정도 향상되는 것으로 나타났다.
-
중간냉각기, 내부열교환기, 그리고 중간냉각-내부열교환를 적용한 사이클에서 2단 압축기의 토출압력은 기본 사이클에 비하여 낮아짐을 확인할 수 있다.
-
하지만 본 실험에서는 내부열교환기를 사용하는 경우 압축기 소요동력의 증가는 크지 않는 것으로 확인되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.