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[국내논문] 일체형 로타리 압축기-베인 팽창기
A Combined Rotary Compressor-vane Expander 원문보기

한국유체기계학회 논문집 = The KSFM journal of fluid machinery, v.18 no.3, 2015년, pp.12 - 19  

김현진 (인천대학교 기계시스템공학부) ,  노영재 (인천대학교 기계공학부) ,  김용희 (인천대학교 대학원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As a means of improving cycle performance of a R410A air-conditioning system, a combined structure of compressor and expander was introduced. A vane rotary type expander was designed to share a common shaft with twin type rolling piston rotary compressor in a housing. Numerical simulation on the per...

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문제 정의

  • 이는 CO2 사이클 대비 25∼50 % 수준이다. 본 연구에서는 R410A를 냉매로 하는 에어컨 사이클에 팽창기를 적용하였을 때 사이클 성능이 얼마나 향상 될 수 있는가에 대해 해석적인 분석을 수행하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이산화탄소를 냉매로 사용함에 있어 가장 큰 문제는 무엇인가? 자연 냉매인 이산화탄소는 지구온난화 문제를 일으키는 HFC 계열 냉매들에 대한 대안으로 고려되기도 할뿐만 아니라, 이산화탄소 사이클의 열방출 시 온도가 변화하는 초월임계 사이클 특성으로 인해 물의 온도를 높여주는 급탕 용도로의 열교환용에 매우 유리하다. 그런데 이산화탄소를 냉매로 사용함에 있어 가장 큰 문제는 냉동 사이클의 효율이 낮아지는 것 이다. 이는 냉매의 열역학적 특성에 기인한 문제 외에도 냉매의 팽창과정에서 일어나는 손실이 크기 때문이다.
자연 냉매인 이산화탄소는 어떤 대안으로 고려되는가? 최근 들어 냉동 사이클에서 팽창 밸브를 대신하여 팽창기를 사용하는 것이 주로 CO2 사이클을 대상으로 고려되기 시작했다. 자연 냉매인 이산화탄소는 지구온난화 문제를 일으키는 HFC 계열 냉매들에 대한 대안으로 고려되기도 할뿐만 아니라, 이산화탄소 사이클의 열방출 시 온도가 변화하는 초월임계 사이클 특성으로 인해 물의 온도를 높여주는 급탕 용도로의 열교환용에 매우 유리하다. 그런데 이산화탄소를 냉매로 사용함에 있어 가장 큰 문제는 냉동 사이클의 효율이 낮아지는 것 이다.
이산화탄소를 냉매로 사용함에 따라 냉동 사이클의 효율이 낮아지는 이유는 무엇인가? 그런데 이산화탄소를 냉매로 사용함에 있어 가장 큰 문제는 냉동 사이클의 효율이 낮아지는 것 이다. 이는 냉매의 열역학적 특성에 기인한 문제 외에도 냉매의 팽창과정에서 일어나는 손실이 크기 때문이다. 급탕겸용 히트펌프 CO2 사이클의 경우 통상 냉매의 팽창은 가스 쿨러 출구에서 압력 P=80-120 bar 및 온도 t=35-45oC의 초월임계 조건에서 출발하여 증발기 입구의 압력 P=35-45 bar의 이상(two-phase) 상태에 이르기까지 큰 압력 차를 가지고 진행되므로 팽창 밸브와 같은 일반적인 팽창 기구를 사용할 경우 마찰로 인한 손실이 다른 냉매 때와는 달리 매우 크게 나타난다.
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참고문헌 (15)

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  3. Baek, J. S., Groll, E. A. and Lawless, P. B., 2002, Development of a piston-cylinder expansion device from the transcritical carbon dioxide cycle, Proceedings of the International Refrigeration Conference at Purdue, USAH. 

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  6. Huff H. Radermacher, R. and Preissner, M., 2003, Experimental investigation of a scroll expander in a carbon dioxide air-conditioning system, International Congress of Refrigeration, Washington D. D., Paper no ICR0485. 

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  8. Kim, H. J., Lee, T. J., Park, S. H. and Hwang, I. S., 2001, A Study on the Optimum Design for the Discharge Port of a R410A Rotary Compressor, SAREK Vo. l13, No. 12, pp. 1245-1254. 

  9. Kim, H. J., 2013, Combined Compressor-Expander, under consideration for Korean Patent, No. 10-2013-0105468. 

  10. Oku, T., Anami, K., Ishii, N., Knisely, C. W., Yasuda, K., Sawai, K., Sano, K. Morimoto, T., 2005, Gas leakage in CO2 and R22 scroll compressors and its use in simulations of optimal performance, International conference On Compressors And Their Systems, pp. 403-412. 

  11. Kim, H. J., 2002, A Study on the Gas Pulsation in a Rotary Compressor, ASREK, Vol. 14, No. 8, pp. 648-655. 

  12. Kim, W. Y., Ahn, J. M., Kim, H. J. and Cho, S. O., 2007, Performance Analysis of a CO2 Two-Stage Twin Rotary Compressor, SAREK, Vol. 19, No. 1, pp. 19-27. 

  13. Refprop 8.0, 2007, National Institute of Standards and Technology. 

  14. Kim, H. Y., Ahn, J. M., Kim, H. J. and Cho, S. O., 2009, Performance Analysis fo Vane Rotary Expander for CO2 Cycles, SAREK, Vol. 21, No. 1, pp. 55-62. 

  15. Kim, W. Y., Ahn, J. M. Cho, S. O. and Kim, H. J., "Numerical Study on the Performance Improvement of a Rotary Vane Expander for a CO2 Heat Pump Cycle", International Journal of Air-conditioning and Refrigeration, Vol. 19, No. 4, pp. 311-319. 

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