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팽창밸브 개폐용 감온통 혼합가스의 첨가제 연구
A Study on the Additives of mixed Gas charged in Thermostatic Bulb for Expansion Valve 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.18 no.6, 2014년, pp.126 - 132  

김시영 (부경대학교 기계시스템공학과) ,  주창식 (부경대학교 화학공학과) ,  구수진 (부경대학교 방위과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The P-T characteristics of mixed refrigerant in thermostatic expansion valve sensing bulb were studied using R-134a and R-410A refrigerant. The characteristics of mixed refrigerant were investigated according to pressure variation and the variation of composition ratio of R-134A and R-410A in the te...

주제어

#P-T diagram   #Mixed Gas   #R-134a   #R-410A   #R-22   #Maximum operating pressure(MOP)  

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

제안 방법

  • R-134a/R-410A 냉매를 사용하여 R-22 냉매와 온도-압력 거동이 같은 혼합냉매를 제조하여 열역학적 특성치를 분석하고, 혼합냉매에 불활성기체인 질소(헬륨)을 첨가하여 R-22 MOP와 동일한 온도-압력 거동을 확인한 결과 아래와 같은 결과를 얻었다.
  • 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하고자 R-410A를 기준물질로 정하고 여기에 R-134a를 소량씩 투입 하여 R-134a/R-410A의 혼합비(3상 혼합물, R-134a/R-32/R-125)를 변화 시키면서 온도변화에 따른 압력변화를 측정하고, 혼합냉매 특성치 분석 프로그램(Refrop v9.0, NIST)을 이용하여 열역학적 특성치를 분석 하였다. 또한 R-22 냉매와 온도-압력거동이 유사한 혼합냉매에 첨가제(N2, He gas)를 첨가하여 혼합냉매/첨가제의 혼합비를 변화시키면서 온도변화에 따른 최대조작압력(MOP, maximum operating pressure)10,11) 변화를 조사하였다.
  • 0, NIST)을 이용하여 열역학적 특성치를 분석 하였다. 또한 R-22 냉매와 온도-압력거동이 유사한 혼합냉매에 첨가제(N2, He gas)를 첨가하여 혼합냉매/첨가제의 혼합비를 변화시키면서 온도변화에 따른 최대조작압력(MOP, maximum operating pressure)10,11) 변화를 조사하였다.
  • 혼합냉매의 제조는 Table 3과 같은 혼합비로 R-134a와 R-410A를 충진 하고 상온에서 120분간 방치 한 후 -15℃~15℃ 범위에서 압력변화를 측정하였다. 또한 혼합냉매/첨가제 혼합비에 따른 MOP 측정은 Table 4와 같이 혼합냉매(R-134a/R-410A)를 고압반응기 부피의 80% 정도 충진 한 후 첨가제를 주입하고 서로 잘 혼합이 될 수 있도록 상온에서 120분 정도 방치 후 -15℃~15℃ 범위에서 압력변화를 측정하여 표준물(Sporlan, MOP)12)과 비교하였다.
  • 혼합냉매의 제조는 Table 3과 같은 혼합비로 R-134a와 R-410A를 충진 하고 상온에서 120분간 방치 한 후 -15℃~15℃ 범위에서 압력변화를 측정하였다. 또한 혼합냉매/첨가제 혼합비에 따른 MOP 측정은 Table 4와 같이 혼합냉매(R-134a/R-410A)를 고압반응기 부피의 80% 정도 충진 한 후 첨가제를 주입하고 서로 잘 혼합이 될 수 있도록 상온에서 120분 정도 방치 후 -15℃~15℃ 범위에서 압력변화를 측정하여 표준물(Sporlan, MOP)12)과 비교하였다.

대상 데이터

  • 본 연구에서 혼합냉매를 제조하기 위하여 사용한 냉매는 R-410A(FUMING, purity 99.99%, China), R-134a(Honeywell, purity 99.8%, USA)를 사용하였으며, 첨가제는 질소(Praxair, purity 99.999%, Korea)와 헬륨(Praxair, purity 99.999%, Korea)을 사용하였다. 주요특성은 Table 1,2와 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
R-410A 냉매는 무엇인가? R-410A 냉매는 R-32, R-125 냉매가 50:50wt%로 혼합된 유사공비 혼합냉매로 온도글라이드가 매우 작으며(0.1℃) 응축압력이 R-22에 비해 60%정도 높은 고압냉매이다.5-7) R-410A를 적용할 경우 냉매의 열전달특성이 R-22에 비해 우수하며 비체적이 작아 압력강하도 비교적 작아 시스템의 소형화가 가능하며, 단일냉매와 같이 거동하여 취급이 유리 하고 성능이 좋은 우수한 냉매이나, 사용 압력이 높다는 단점이 있다.
R-410A를 적용할 경우 어떤 장점을 가지는가? 1℃) 응축압력이 R-22에 비해 60%정도 높은 고압냉매이다.5-7) R-410A를 적용할 경우 냉매의 열전달특성이 R-22에 비해 우수하며 비체적이 작아 압력강하도 비교적 작아 시스템의 소형화가 가능하며, 단일냉매와 같이 거동하여 취급이 유리 하고 성능이 좋은 우수한 냉매이나, 사용 압력이 높다는 단점이 있다. 또한 R-410A를 시스템에 적용하기 위하여서는 고압냉매의 사용에 따른 내압특성을 충분히 검토하여 신뢰성을 확보하는 것이 필요하다.
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참고문헌 (12)

  1. James M. Calm, 2008, "Properties and Efficiencies of R-410A, R-421A, R-422B and R-422D compared to R-22", JMC/RMS-0807a, pp. 1-10. 

  2. T. J. Park, M. K. Lee, J. H. Jeong, and K. S. Chang, 2002, "Comparison of Performance Variation between R-22 and R-410A Refrigeration Systems", Kor. J. Air-conditioning and Refrigeration Eng., pp. 166-176 

  3. G. J. Park, 2005, "An Experimental Study on the Flow Condensation Heat Transfer of R-22 Alternative Refrigeration in a Multi-Channel flat Tube", IHU master dissertation, pp. 1-7. 

  4. United Nations Environment Programme, 1987, "Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozene Layer", Final Act. 

  5. H. S. Chang, 2007, "Condensation Heat Transfer Characteristics of R-410A as an Alternative R-22 in the Condenser with Small Diameter Tubes", Clean Technology, Vol. 13, No. 2, pp. 151-158. 

  6. J. D. Kim, J. S. Lim and B. G. Lee, 2002, "CFC Alternative Refrigerants", Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 13, No. 6, pp. 491-501. 

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  7. H. J. Kim, Y. K. Jung, H. S. Lee, J. I. Yoon and C. H. Son, 2014, "Numerical Study for the Optimal Design of Plate Heat Exchanger Using at Sea Water Air Conditioning", Journal of the Society for Power System Engineering, Vol. 18, No. 4, pp. 29-35. 

  8. Wijaya, H. and Spatz, M. W., 1994, "Two-phase Flow Condensation Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics", Proceedings of 1994 International Refrigerant Conference at Purdue, USA., pp. 305-310. 

  9. Burns, L. D., Hoffman, L., and Schuster, D., 1996, "R-410A Experiences in Unitary Air-conditioner Systems", Proceedings of the International Symposium on HCFC Alternative Refrigerants, Kobe, Japan, pp. 61-66. 

  10. www.kvc.com, 1999, "Data sheet danfoss termo statiske ekspansjonsventiler". 

  11. D. Andrew et. al., 1968, "Modern Refrigeration and Air Conditioning", Goodheart Willcox. p. 343. 

  12. www.spolan.com, 2000, "Refrigerant Pressure Temperature Table" 

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