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문제 정의
- 본 연구에서는 냉매 R410A를 이용한 실내기 성능평가를 수행하였다. 실내기 실험을 통해 팽창 밸브의 개도율에 따른 열교환기의 용량을 측정하였다.
제안 방법
- (1) 본 연구에서 실내기의 용량측정은 공기의 풍량을 이용해 측정하였다. 난방 측정시 부분부하 50%로 운전되었고 용량은 8.
- 냉매 입력부에서 용량은 실제 열교환기의 용량을 입력하였고 입구와 출구의 온도는 직접 열전대를 통해 온도를 측정하였다. 관과 핀의 입력부에서는 실험에 이용된 열교환기의 실제 형상을 입력하였다.
- 설계프로그램에서 증발기의 해석은 습공기 해석 방법인 대수평균엔탈피차 (Log Mean Enthalpy Difference) 방법으로 해석하였고, 열교환기 용량과 핀 형상 및 핀에 대한 정보, 흡입공기의 정보를 설계프로그램에 입력하여 공기측 압력강하 및 냉매측 압력강하 등을 계산하였다. 또한 열교환기 설계프로그램과 실내기 성능평가를 통해 실제 토출되는 공기의 온도와 관의 길이를 비교하였다.
- 온도는 크게 실내온도, 열교환기의 입출구 온도, 실외온도로 구분되며, 열전대의 수와 위치는 Table 2에 나타내었다. 본 연구에서는 K-type 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 본 실험에서의 온도, 압력, 냉매유량, 공기유량 측정시의 실험오차는 각각 ±0.
- 본 연구에서는 냉매 R410A를 이용한 실내기 성능평가를 수행하였다. 실내기 실험을 통해 팽창 밸브의 개도율에 따른 열교환기의 용량을 측정하였다. 설계프로그램에서 증발기의 해석은 습공기 해석 방법인 대수평균엔탈피차 (Log Mean Enthalpy Difference) 방법으로 해석하였고, 열교환기 용량과 핀 형상 및 핀에 대한 정보, 흡입공기의 정보를 설계프로그램에 입력하여 공기측 압력강하 및 냉매측 압력강하 등을 계산하였다.
- 실험 방법은 정상상태를 만들기 위해 실외기와 실내기를 1시간동안 실험조건에 따라 운전하고 열전대, 유량계, 압력계, 습도의 값을 기록한다. 온도는 크게 실내온도, 열교환기의 입출구 온도, 실외온도로 구분되며, 열전대의 수와 위치는 Table 2에 나타내었다.
- 실험의 기준 조건은 냉방의 경우에 실내 건구 온도가 27℃이고 습구온도는 19℃이며, 난방의 경우에는 건구온도가 20℃, 습구온도는 최대 15℃에서 실험을 수행하였다.
대상 데이터
- 실험 장치는 총 6대의 실내기가 연결되도록 구성되었으며 각각의 실내기에 냉매의 흐름을 제어하기 위해 전자밸브를 연결하였다. 본 실험에서 이용된 실외기와 실내기의 용량은 각각 10 hp와 8.3 kWh이고 실외기와 천정 4방향 실내기 한 대를 이용하여 실험하였다.
- 2에 나타내었다. 실험 장치는 총 6대의 실내기가 연결되도록 구성되었으며 각각의 실내기에 냉매의 흐름을 제어하기 위해 전자밸브를 연결하였다. 본 실험에서 이용된 실외기와 실내기의 용량은 각각 10 hp와 8.
이론/모형
- 따라서 본 연구에서는 열교환기 해석을 위해 R22 냉매를 기준으로 하여 수평적 증발 흐름에서의 이상 유동을 해석한 Kattan et al.(2) 상관식을 사용하였다. 미세핀 관내 R22와 R410A의 증발열전달 특성실험을 통해 Kattan et al.
- Figure 7은 냉매 밸브 개도율에 따른 공기측 열전달계수 변화를 나타내고 있다. 공기측 열전달 계수는 Wang(6) 상관식을 통하여 계산되었다. 공기측 열전달계수의 감소는 냉매측 열전달성능 촉진에 따른 물성치의 변화에 기인한 것으로 판단된다.
- 난방용량을 계산하기 위해 실험을 통해 공기유량, 온도를 측정하였고, ASHRAE Handbook(5)에서 비열값을 얻어 계산하였다.
- 실내기 실험을 통해 팽창 밸브의 개도율에 따른 열교환기의 용량을 측정하였다. 설계프로그램에서 증발기의 해석은 습공기 해석 방법인 대수평균엔탈피차 (Log Mean Enthalpy Difference) 방법으로 해석하였고, 열교환기 용량과 핀 형상 및 핀에 대한 정보, 흡입공기의 정보를 설계프로그램에 입력하여 공기측 압력강하 및 냉매측 압력강하 등을 계산하였다. 또한 열교환기 설계프로그램과 실내기 성능평가를 통해 실제 토출되는 공기의 온도와 관의 길이를 비교하였다.
성능/효과
- (2) 대기온도 분포를 측정한 결과 7단계에 걸쳐 28.5℃의 공기가 대기에 분포된다. 공기가 흡입되는 것을 보면 1단계에 설치되어있는 열전대에서 지상 0.
- (3) 밸브 개도율이 클수록 냉매측 압력강하는 증가하였고, 공기측 압력강하는 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 밸브 개도율이 커질수록 질량유량이 증가하게 되고 이로 인해 냉매의 압력강하는 증가한다는 것을 보여준다.
- 이는 밸브 개도율이 커질수록 질량유량이 증가하게 되고 이로 인해 냉매의 압력강하는 증가한다는 것을 보여준다. 공기측 열전달 계수는 냉매 질량유량의 변화에도 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.
- 5에 나타내었다. 본 실험에서는 실내기 운전시 부분부하 50%로 운전되었고 이 상태로 운전하였을 때 밸브 개도율이 95% 이상일 경우 실내기의 정격 용량인 8.3 kWh 를 얻을 수 있었다.
- 본 실험에서의 온도, 압력, 냉매유량, 공기유량 측정시의 실험오차는 각각 ±0.1℃, ±0.5%, ±3% 그리고 ±1%였다.
- 99 m로 나타났다. 실제 열교환기와 계산결과의 차이는 약 0.01 m로 상대오차는 0.5%로 나타났다.
- 99℃로 측정되었다. 열교환기 설계프로그램과실제 열교환기의 토출온도를 비교한 결과 약 0.5℃의 온도차를 나타내어 실험과 설계프로그램의 상대오차가 4.2%이다.
- (4) 열교환기 설계프로그램에 대한 검증을 위해 실험에 사용되는 열교환기와 실험 조건을 열교환기 설계프로그램에 입력하였다. 열교환기의 형상 및 실험조건을 대입하였을 때 토출되는 공기의 상대오차는 약 4.2%, 열교환기 길이의 오차는 약 0.5%로 측정되었다.
- Figure 8은 실내 열교환기에서 토출되는 공기의 온도와 열교환기 프로그램 결과를 비교한 결과이다. 프로그램을 통해 계산한 결과는 13.42℃이고 실험을 통해 측정된 공기의 토출온도는 13.99℃로 측정되었다. 열교환기 설계프로그램과실제 열교환기의 토출온도를 비교한 결과 약 0.
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