[논문]과냉도에 따른 모세관 입구단에서의 냉매 상태 변화가 냉장고 냉매 소음에 미치는 영향의 실험적 분석

오영후; 김민성; 한형석; 김태훈; 정의봉

doi:10.5050/ksnve.2012.22.12.1184

Abstract ▼ AI-Helper

This study is focused on the experimental analysis of the noise induced by phase change of refrigerant at the entrance of capillary tube. The refrigerant is usually two-phase condition when it flowed into the capillary tube. At the entrance of capillary tube, the phase condition of refrigerant is fo...

This study is focused on the experimental analysis of the noise induced by phase change of refrigerant at the entrance of capillary tube. The refrigerant is usually two-phase condition when it flowed into the capillary tube. At the entrance of capillary tube, the phase condition of refrigerant is formed by sub-cool control. If it has sufficient sub-cool temperature, all of the vapor refrigerants turned to liquid, which means there is only liquid. Otherwise, the gas is coexisted. Based on this theory, we experiment on each case by changing sub-cool temperature using refrigerant-supplying equipment. The noise level is measured for each case and compared.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 저압, 고압 조건을 일정하게 두고 과냉도를 조절하여 모세관 입구단에서 냉매의 상태를 단상과 2상으로 조절할 수 있도록 Table 2와 같은 실험조건을 설정하였다. 또한 구성된 냉동사이클의 모세관 입구단에서 냉매가 2상으로 유입될 경우와 실제 냉장고 실험의 결과를 비교하여 2상 모세관 입구단에서 냉매가 2상이 될 경우의 경향성을 파악하고, 단상유동일 경우와 비교하여 냉매의 상태에 따른 소음 변화를 확인해 보도록 한다.
모세관 입구단에서 냉매의 상태에 따라 발생하는 냉매소음의 변화를 알아보는 실험을 하였다. 모세관 입구단에서 냉매의 상태를 다르게 하여 소음을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
냉장고에서 발생하는 냉매 소음을 줄이기 위해 많은 연구가 진행되어왔지만, 실제 냉동 사이클의 운전 조건하에서 과냉도가 소음 발생에 미치는 영향에 대한 연구는 많이 이루어지고 있지 않다. 이 논문에서는 모세관 입구단에서 과냉도에 따라 냉매의 상태를 변화시키고 이에 따른 냉매소음의 변화에 대해 실험적으로 분석해보고자 한다.

가설 설정

mid. = 47.9 ℃ 데이터를 사용하였고 모세관에서는 등엔탈피 과정 그리고 압축기에서는 등엔트로피 과정을 가정하였다. 응축기 출구단(=모세관 입구단) 에서의 온도(T_cond.

제안 방법

무향실 내부에는 모세관 영역을 구성하였고, 발생되는 소음을 측정하기 위해서 측정장비를 설치하였다. Fig. 6과 같이 방사판의 중앙에 가속도계를 설치하고, 중앙에서 30 cm 떨어진 위치에 마이크로폰을 설치하여 방사판에서 발생하는 소음을 측정하였다. 소음계는 PCB사의 378B02모델의 마이크로폰을 사용하였다.
냉매공급장치 및 방사판을 이용하여 모세관 입구단의 냉매 상태가 각각 단상과 2상일 때 소음을 측정하였다. Fig.
작동하는 냉장고에서 측정된 소음은 특정 주파수 범위에서 변화가 심하게 나타난다. 모세관 입구단에서의 냉매 상태와 이러한 변동음의 관계를 알아보기 위해 모세관 입구의 냉매 상태가 단상일 때와 2상일 때의 소음을 냉매공급장치를 이용하여 실험하였다.
실제 냉장고 단품의 모세관 입구단에 사이트 글라스를 설치하여 작동 중 냉매 상태를 관찰하고, 냉장고 후면 30 cm 떨어진 위치에서 마이크로폰으로 소음을 측정하였다. 냉장고 기동 후, 20분 뒤에 측정된 싸이클 조건 및 모세관 입구 냉매 상태 그리고 소음을 Figs.
실험을 위해 제작한 방사판은 캐비닛 후면 평판의 역할을 하기 때문에 모세관에서 발생하는 진동 및 소음을 전달받아 충분한 크기의 소음을 방사할 수 있어야 한다. 이 같은 방사판의 성능을 검증하기 위하여 방사판의 유무에 따른 소음의 크기를 실험을 통해 비교해 보았다. 냉동사이클의 조건은 Table 1과 같이 동일하게 설정하고 Fig.
특히 과냉도의 경우 피드백 제어를 통하여 챔버내의 온도를 원하는 설정 온도로 조절할 수 있다. 측정하고자 하는 모세관 영역을 무향실 안에 구성하여, 다른 냉동사이클 요소를 무향실 외부에 구성하여 외부의 영향을 최소화하였다. 캐비닛의 후면 평판의 진동에 의해 소음이 방사되는 실제 냉장고와 비슷한 조건에서의 소음을 측정하기 위하여 방사판을 제작하였다.
측정하고자 하는 모세관 영역을 무향실 안에 구성하여, 다른 냉동사이클 요소를 무향실 외부에 구성하여 외부의 영향을 최소화하였다. 캐비닛의 후면 평판의 진동에 의해 소음이 방사되는 실제 냉장고와 비슷한 조건에서의 소음을 측정하기 위하여 방사판을 제작하였다. 방사판은 90 mm × 90 mm 크기의 정사각형 모양의 알루미늄 소재의 금속판으로 제작하였고 Fig.

대상 데이터

실험을 통하여 단열 발표재의 강성과 탄성률이 배관의 진동을 캐비닛에 전달할 만큼 크다는 것을 알아냈다. 그래서 이 실험에서도 냉장고 구조를 고려하여 배관, 단열발포재 및 평판으로 구성된 실험 장치를 구성하였다.
6과 같이 방사판의 중앙에 가속도계를 설치하고, 중앙에서 30 cm 떨어진 위치에 마이크로폰을 설치하여 방사판에서 발생하는 소음을 측정하였다. 소음계는 PCB사의 378B02모델의 마이크로폰을 사용하였다.

데이터처리

각각의 실험에 대해 각 주파수 영역에서 소음의 변동을 알아보기 위하여 표준편차를 사용하여 비교해 보았다. 표준편차는 측정된 음압값을 이용하여 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

성능/효과

(1) 냉매공급장치를 이용하여 모세관 입구에서의 냉매 상태가 2상일 때와 단상일 때 실험한 결과 2상 상태일 때 변동음이 큰 것을 알 수 있었다. 실제 냉장고에서 모세관 입구단의 냉매의 상태는 2상 상태이다.
(2) 모세관 입구단에서 냉매가 2상으로 유입될 때보다 단상 상태로 유입될 때에 소음의 크기가 작고 변동이 작다. 따라서 실제 냉장고를 제작할 때 과냉도를 충분히 확보하여 모세관 입구에서 냉매의 상태를 단상으로 만들면 냉매 소음을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.
동일한 사이클 조건에서 방사판이 있을 경우의 소음 레벨이 방사판이 없을 경우보다 전 주파수 영역에 대해 크게 나타났고, 소음의 변동 또한 큰 것으로 나타났다. Fig.
실제 냉장고에 사이트 글라스를 설치하여 작동 중에 관찰한 결과 Fig. 2와 같이 모세관 입구단에서 냉매가 2상 상태임을 확인하였다. 작동하는 냉장고에서 측정된 소음은 특정 주파수 범위에서 변화가 심하게 나타난다.
2상 유동 시 발생하는 맥동 및 불규칙한 유동에 의해 소음이 큰 폭으로 변함을 알 수 있다. 실제 작동하는 냉장고의 측정 결과인 Fig. 3에서도 2 kHz 이상의 주파수 영역에 비해 2 kHz 이하의 주파수 영역에서의 변화가 컸던 것과 마찬가지로 실험에서도 2 kHz 이하의 주파수 영역에서 그 변동이 크게 나타났다. 따라서 과냉도를 충분히 확보하여 모세관 입구단에서의 냉매의 상태를 단상으로 유도할 경우 소음레벨이 저감될 것임을 예상할 수 있다.
은 냉장고에 쓰이는 단열 발포재에 대하여 진동 전달 특성을 분석함으로써 2상 상태로 냉매가 흐르는 배관에서 발생한 냉매유발소음이 구조기인소음으로 전달되는 지를 실험적으로 분석하였다. 실험을 통하여 단열 발표재의 강성과 탄성률이 배관의 진동을 캐비닛에 전달할 만큼 크다는 것을 알아냈다. 그래서 이 실험에서도 냉장고 구조를 고려하여 배관, 단열발포재 및 평판으로 구성된 실험 장치를 구성하였다.
3은 냉장고가 작동하는 중에 캐비닛 후면에서 발생하는 소음을 2초 간격으로 1분 동안 측정한 것이다. 전 주파수 대역에서 소음 레벨이 변화를 보이는데, 특히 변동 315~400 Hz, 1600 Hz 주파수 대역 부근에서 소음의 변동 폭이 매우 크며 불안정한 값을 나타냄을 확인 할 수 있다.

후속연구

(2) 모세관 입구단에서 냉매가 2상으로 유입될 때보다 단상 상태로 유입될 때에 소음의 크기가 작고 변동이 작다. 따라서 실제 냉장고를 제작할 때 과냉도를 충분히 확보하여 모세관 입구에서 냉매의 상태를 단상으로 만들면 냉매 소음을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	냉매소음의 발생 요인은?	냉매가 배관을 따라 흐르게 되면 냉매는 배관 벽면과의 마찰, 압력변화, 유동에 수반되는 맥동 및 기타 요인들에 의해 소음을 발생시킨다. 특히 온도 및 압력 조건에 의해 기상과 액상이 공존하는 2상 상태가 되어 흐르게 될 경우, 불연속적인 유동이 발생하게 되고 그에 따라 소음이 발생하게 된다.
	냉매의 유동에 의한 소음이 발생하는 제품은?	일상생활에서 사용하고 있는 많은 가전제품들은 각각의 기능으로 작동함에 있어서 여러 가지 이유로 많은 소음들을 발생시킨다. 그 중 에어컨, 냉장고 등은 작동 중 냉매의 유동을 수반하는 대표적인 가전제품이다. 기계적 소음이 주 소음원인 다른 기기들과는 달리 냉매의 유동을 수반하게 되는 이 제품들은 냉매의 유동에 의한 소음이 발생하게 된다.
	모세관 입구단에서 냉매의 상태를 다르게 하여 소음을 측정하여 얻은 결론은?	(1) 냉매공급장치를 이용하여 모세관 입구에서의 냉매 상태가 2상일 때와 단상일 때 실험한 결과 2상 상태일 때 변동음이 큰 것을 알 수 있었다. 실제 냉장고에서 모세관 입구단의 냉매의 상태는 2상 상태이다. 따라서 냉장고에서 발생하는 변동음은 모세관 입구단에서의 냉매의 상태와 관련이 있음을 알 수 있다. (2) 모세관 입구단에서 냉매가 2상으로 유입될 때보다 단상 상태로 유입될 때에 소음의 크기가 작고 변동이 작다. 따라서 실제 냉장고를 제작할 때 과냉도를 충분히 확보하여 모세관 입구에서 냉매의 상태를 단상으로 만들면 냉매 소음을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

참고문헌 (4)

Kim, M. S., Jeong, W. B., Han, H. S. and Kim, T. H., 2009, Reduction of Refrigerant-induced Noise of the Refrigerator by Modification of the Evaporator Inlet Pipe, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibrations Engineering, Vol. 19, No. 10, pp. 1012-1020.

원문보기 상세보기
Hirakuni, S., 2004, Noise Reduction Technology Caused by Refrigerant Two-phase Folw for Room Air-conditioner, Japanese J. Multiphase Flow, Vol. 18, No. 1, pp. 23-30.
Han, H. S., Kim, M. S., Jeong, W. B., Seo, M. Y. and Lee, S. Y., 2010, Analysis of Vibration Transmitting Characteristics of the Insulation-foam for Reducing Refrigerant-induced Noise of a Refrigerator, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 20, No. 1, pp. 45-50.

원문보기 상세보기
Lee, S. Y., Kim, B. J. and Kim, M. H., 1993, Two-phase Flow Heat Transfer, Daeyoung-Sa, pp. 235-244.

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (4)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (4)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김민성 (14) 김태훈 (14) 정의봉 (127)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper