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냉매 R410A를 적용한 실내 열교환기 설계
Design of an Indoor Heat Exchanger that Apply Refrigerant R410A 원문보기

대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집, 2008 June 25, 2008년, pp.317 - 322  

김범찬 (경희대학교 대학원) ,  박창석 (일동공조) ,  차우호 ((주)LS Cable) ,  김성수 (경희대학교) ,  강용태 (경희대학교 대학원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The objectives of this paper are to study the effects of thermal and geometric conditions on the performance of indoor heat exchanger with R410A for Gas Engine Driven Heat Pump (GHP) application and to find optimum design conditions of indoor heat exchanger by parametric analysis for the key paramet...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 공조기기의 성능 향상에 필수적인 열교환기의 설계프로그램을 개발하였다. 프로그램에서 증발기의 해석은 습공기 해석 방법인 LMHD 방법으로 해석하였고 열교환기 프로그램은 열교환기 용량에 대응하기 위해 용량과 핀 형상 및 핀에 대한 정보, 흡입공기의 정보를 통해 열교환기의 길이 및 공기측 압력강하, 냉매측 압력강하 등을 계산하여 열교환기의 최적 설계가 가능하도록 하였다.
  • 본 연구에서는 냉매 R410A를 적용한 열교환기의 습표면에서 열 및 물질전달 해석을 수행하였다. 각각의 입력부에 기준 값들을 입력해 공기의 토출온도, 총괄열전달계수, 관의 길이, 냉매측 공기측 압력강하를 해석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

가설 설정

  • 먼저 초기 열교환기의 길이를 가정한다. Kattan(1) 상관식을 이용하여 냉매측 열전달계수를 구한 후, Twn, Tp를 가정하고 bwn을 구한다. 엔탈피 차이를 이용해 Tair,out를 구하고 열전달계수를 구한 후 식(8)을 통해 총괄열전달계수 Uo,w를 구한다.
  • 가정한 Twn, Tp가 조건에 만족할 경우에는 LMHD를 이용하여 열교환기의 길이와 습공기측 압력강하를 구한다.
  • 2는 열교환기 설계프로그램의 설계과정을 나타내고 있다. 먼저 초기 열교환기의 길이를 가정한다. Kattan(1) 상관식을 이용하여 냉매측 열전달계수를 구한 후, Twn, Tp를 가정하고 bwn을 구한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열교환기의 성능을 판단할 때 가장 중요한 요소는 무엇인가? 열교환기의 성능을 판단할 때 가장 중요한 요소는 열교환기의 크기와 공기측 압력강하이다. 따라서 열교환기 단의 변화가 공기측 압력강하에 가장 큰 영향을 줄 것으로 판단하여 단수(1～5)에 따른 압력강하와 길이의 변화를 Fig.
냉매 R410A를 적용한 열교환기의 습표면에서 열 및 물질전달 해석을 수행하기 위해 각각의 입력부에 기준 값들을 입력해 공기의 토출온도, 총괄열전달계수, 관의 길이, 냉매측 공기측 압력강하를 해석했을 때 얻은 결론은 무엇인가? 1) 열교환기의 단수가 증가할수록 관의 길이는 감소하고 공기측 압력강하는 증가하게 된다. 이것은 단수의 증가에 따라 열전달 면적이 증가하여 관의 길이가 줄어들고 면적의 증가만큼 공기의 저항이 커져 압력강하가 증가하기 때문이다. 2) 열교환기의 관 수가 증가하면 관의 길이가 감소하고 공기측 압력강하는 조금씩 줄어들지만 거의 일정한 것을 볼 수 있다. 이것은 관의 길이가 감소함에 따라 공기가 열교환기를 통과하는 면적이 줄어들어 압력강하가 감소하기 때문이다. 3) 핀 피치가 증가할 경우에는 관의 길이가 감소하고 공기측 압력강하가 증가한다. 핀 피치 증가하면서 공기와 핀의 접촉 면적이 증가함으로서 관의 길이는 감소하고 압력강하는 증가한다. 4) Louver 핀과 Plate 핀을 비교하였을 때 관의 길이가 Louver 핀에서 17～30%만큼 감소하였고 압력강하는 공기의 저항이 작은 Plate 핀에서 작게 나왔다. 본 연구에서 개발된 열교환기 설계 프로그램을 이용하여 실내 열교환기의 인자를 변화시키면서 공기 압력강하와 관 길이, 열교환기의 크기 등을 계산하면 최적설계가 가능하다.
최근 가스냉방 보급확대의 방법으로 각광 받고 있는 것은? 이러한 문제를 해결하기 위해서는 여름철에 전기를 사용하지 않고 냉방설비를 가동할 수 있는 가스냉방이 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 가스냉방은 흡수식 냉온수기를 통한 보급확대가 주를 이루고 있었으나, 최근에 와서는 GHP(Gas engine-driven Heat Pump)가 가스냉방 보급확대의 한 방법으로 각광을 받고 있다. 현재 GHP에 사용되고 있는 냉매 R22는 오존층 보호협약인 몬트리얼 의정서에 따라 2020년 사용이 전폐되는 것으로 되어있다.
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