본 논문은 균질유동모델을 적용하여 단열 모세관내 R600a의 유동 특성을 이론적으로 조사하였다. 이 모델은 시뮬레이션 해석에 필요한 기본적인 질량, 에너지, 운동량 방정식에 근거하고 있다. 또한 2개의 마찰인자와 점성계수모델을 이용하여 유동특성을 조사하였다. R600a의 열역학 및 전달 물성치는 EES 물성치 코드를 이용하여 계산하였다. 작동변수들에 대한 기초 설계자료를 제공하고자 단열 모세관내 R600a의 유동 특성을 분석하였다. 본 연구의 작동변수에는 응축온도, 증발온도, 과냉각도, 모세관의 직경이 있다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. R600a용 단열 모세관내 응축온도, 증발온도, 과냉각도, 관직경은 모세관 전체길이에 영향을 준다. 즉 R600a용 모세관 전체길이는 식(15)와 같은 상관식으로 나타낸다.
본 논문은 균질유동모델을 적용하여 단열 모세관내 R600a의 유동 특성을 이론적으로 조사하였다. 이 모델은 시뮬레이션 해석에 필요한 기본적인 질량, 에너지, 운동량 방정식에 근거하고 있다. 또한 2개의 마찰인자와 점성계수모델을 이용하여 유동특성을 조사하였다. R600a의 열역학 및 전달 물성치는 EES 물성치 코드를 이용하여 계산하였다. 작동변수들에 대한 기초 설계자료를 제공하고자 단열 모세관내 R600a의 유동 특성을 분석하였다. 본 연구의 작동변수에는 응축온도, 증발온도, 과냉각도, 모세관의 직경이 있다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. R600a용 단열 모세관내 응축온도, 증발온도, 과냉각도, 관직경은 모세관 전체길이에 영향을 준다. 즉 R600a용 모세관 전체길이는 식(15)와 같은 상관식으로 나타낸다.
In this paper, flow characteristics of R600a in an adiabatic capillary tube were investigated employing the homogeneous flow model. The model is based on fundamental equations of mass, energy and momentum which are solved simultaneously. Two friction factors(Churchill) and viscosity(McAdams) are com...
In this paper, flow characteristics of R600a in an adiabatic capillary tube were investigated employing the homogeneous flow model. The model is based on fundamental equations of mass, energy and momentum which are solved simultaneously. Two friction factors(Churchill) and viscosity(McAdams) are comparatively used to investigate the flow characteristics. Thermodynamic and transport properties of R600a are calculated employing EES property code. Flow characteristics analysis of R600a in an adiabatic capillary tube is presented to offer the basic design data for the operating parameters. The operating parameters considered in this study include condensation temperature, evaporation temperature, subcooling degree and inner diameter tube of the adiabatic capillary tube. The main results were summarized as follows: condensation and evaporation temperature, inlet subcooling degree and inner diameter tube of an adiabatic capillary tube using R600a have an effect on length of an adiabatic capillary tube. The length of an adiabatic capillary tube using R600a is expressed to the correlation shown in Eq. (15).
In this paper, flow characteristics of R600a in an adiabatic capillary tube were investigated employing the homogeneous flow model. The model is based on fundamental equations of mass, energy and momentum which are solved simultaneously. Two friction factors(Churchill) and viscosity(McAdams) are comparatively used to investigate the flow characteristics. Thermodynamic and transport properties of R600a are calculated employing EES property code. Flow characteristics analysis of R600a in an adiabatic capillary tube is presented to offer the basic design data for the operating parameters. The operating parameters considered in this study include condensation temperature, evaporation temperature, subcooling degree and inner diameter tube of the adiabatic capillary tube. The main results were summarized as follows: condensation and evaporation temperature, inlet subcooling degree and inner diameter tube of an adiabatic capillary tube using R600a have an effect on length of an adiabatic capillary tube. The length of an adiabatic capillary tube using R600a is expressed to the correlation shown in Eq. (15).
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서, 본 연구에서는 R600a 냉매를 적용한 단열 모세관의 성능에 미치는 인자들을 이론적으로 파악 및 분석하고, 이를 통해 R600a를 적용한 모세관의 최적 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
가설 설정
본 논문에서 사용되는 냉매의 열역학적 물성치와 분석은 EES(Engineering Equation Solver)[3] 소프트웨어를 이용하여 계산하였다. R600a 냉매를 적용한 모세관의 분석을 위해 다음과 같이 가정하였다.
제안 방법
R600a용 단열모세관의 관경 변화에 따른 유동특성에 대한 영향을 알아보기 위해 0.6 mm에서 1.0 mm까지 관경을 증가시켜가면서 모세관 길이의 변화를 살펴보았다.
관경, 증발온도, 응축온도, 표면거칠기 등은 일정한 조건하에서 5℃에서 20℃까지 R600a용 단열모세관 입구의 냉매 과냉각도(응축기 출구와 모세관 입구 온도차)와 냉매유량을 변화시켜가면서 모세관의 길이 변화를 살펴보았다.
내경(di) 0.84 mm, 응축기 출구 과냉각도(Tsub) 30℃, 증발온도(Te) 10℃, 모세관내 표면거칠기(ε) 0.15×10-4인 조건에서 응축온도를 20℃에서 50℃ 까지 그리고 냉매유량(Mre)를 0.0005 g/s에서 0.0008 g/s까지 변화시켜가면서 모세관의 길이 변화를 살펴보았고 그 결과를 그림 2에 나타내었다.
단열 모세관내 R600a의 유동특성을 조사하기 위해 질량, 에너지, 운동량 방정식을 기초로 하여 균질유동 모델을 적용하였다. 이는 R600a의 경우 프레온계 냉매에 비해 증발잠열이 높기 때문에 상대적으로 적은 양의 냉매를 충전하므로 인해 기상과 액상의 상대속도차가 작은 균질유동에 가깝기 때문이다.
표 1에는 본 연구에서 사용되는 냉동시스템의 성능 분석 범위를 나타낸 것으로 R600a용 냉동사이클의 일반적인 운전조건이다. 표 1의 분석조건으로부터 수식과 열물성치를 계산하고 이렇게 나온 결과값을 이용하여 R600a용 모세관의 성능에 영향을 미치는 모세관내 응축온도, 증발온도, 과냉각도, 관경 등의 변수들에 대해서 살펴보았다.
이론/모형
균질유동에 대한 이상류 점성계수는 비교적 손쉽게 적용가능한 McAdam[7]의 모델을 적용하였다.
모세관내 1-3의 팽창과정을 그림 1 (b)의 압력과 엔탈피 선도에 나타내었다. 본 논문에서 사용되는 냉매의 열역학적 물성치와 분석은 EES(Engineering Equation Solver)[3] 소프트웨어를 이용하여 계산하였다. R600a 냉매를 적용한 모세관의 분석을 위해 다음과 같이 가정하였다.
성능/효과
R600a용 단열 모세관내 유동특성에 영향을 미치는 응축온도(압력), 증발온도(압력), 과냉각도, 관경 등의 인자들에 대해서 표 1의 조건에서 살펴본 결과, 이러한 변수들은 R600a용 단열모세관내 유동특성에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었고, 이들 각각의 변수들과 모세관 전체길이에 대한 상관 관계를 식 (14)과 같은 비례식으로 나타낼 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
R600a용 모세관내 유동은 어떻게 나누어지는가?
R600a용 모세관내 유동은 그림 1 (a)에서와 같이 크게 2가지 영역 즉, 1-2과정인 단상류영역(single phase flow region), 2-3과정인 이상류영역(two-phase flow region)으로 나눌 수 있다. 따라서 모세관의 전체길이(Lcap)는 단상류 영역길이(Lsp)와 이상류 영역길이(Ltp)를 합한 것으로 나타낼 수 있다.
냉동공조장치에 사용되는 모세관은 어떤 역할을 하는가?
냉동공조장치에 사용되는 모세관은 고압에서 저압으로 냉매를 팽창시키는 역할을 하는 것으로, 주어진 운전 조건하에서 모세관의 길이와 직경은 모세관의 설계시에 매우 중요하다. 특히 지금까지 냉동공조장치의 모세관에 사용되고 있는 프레온계 냉매의 대체냉매로서, 최근에 각광받고 있는 탄화수소계 냉매인 R600a로 대체할 경우, R600a용 모세관 길이와 직경을 선정하는 것은 대단히 중요하다.
R600a 모델은 무엇에 근거하고 있는가?
본 논문은 균질유동모델을 적용하여 단열 모세관내 R600a의 유동 특성을 이론적으로 조사하였다. 이 모델은 시뮬레이션 해석에 필요한 기본적인 질량, 에너지, 운동량 방정식에 근거하고 있다. 또한 2개의 마찰인자와 점성계수모델을 이용하여 유동특성을 조사하였다.
참고문헌 (7)
P. K. Bansal and A. S. Rupasinghe, "An homogeneous model for adiabatic capillary tubes", Applied Thermal Engineering, Vol. 18, Nos. 3-4, 1998, pp. 207-219.
EES: Engineering Equation Solver, 2006. fChart Software Inc.
B. Yun, H. Y. Park, K. C. Yoo and Y. C. Kim, "Air-conditioner cycle simulation using tube-by-tube method", Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 11, No. 4, pp. 499-510, 1999.
E. Hihara and S. Tanaka, "Boiling heat transfer of carbon dioxide in horizontal tubes". Preliminary proceedings of the 4th IIR-Gustav Lorentzen conference on natural working fluids at Purdue, pp. 279-284, 2000.
S. W. Churchill, "Frictional equation spans all fluid flow regimes, Chem. Eng., Vol. 84, pp. 91-92, 1977.
W. H. McAdams, W. K. Wood and L. C. Heroman, "Vaporization inside horizontal tubes. II: Benzene-oil mixtures, Trans. ASME, Vol. 64, p. 193, 1942.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.