초록 ▼

혼합냉매의 열역학적 성질로서 온도, 압력 및 성분비에 따른 비체적 및 엔탈피, 엔트로피 등을 추산하고, 열펌프에서 혼합냉매를 사용했을 때의 열펌프 성능에 관하여 실험적으로 고찰하였으며, 혼합냉매를 이용한 열펌프의 증발 열전달과정에 대해 살펴보았다. 본 연구에서는 수정된 Carnahan-Starling 상태방정식을 이용하여 열역학적 물성치를 추산하였으며, 혼합냉매로서는 기상-액상 평형자료가 알려진 R14/R23, R/23/R12, R13/R12, R13/R11, R13B1/R22, R13B1/R12, R13B1/R152a, R13B

혼합냉매의 열역학적 성질로서 온도, 압력 및 성분비에 따른 비체적 및 엔탈피, 엔트로피 등을 추산하고, 열펌프에서 혼합냉매를 사용했을 때의 열펌프 성능에 관하여 실험적으로 고찰하였으며, 혼합냉매를 이용한 열펌프의 증발 열전달과정에 대해 살펴보았다. 본 연구에서는 수정된 Carnahan-Starling 상태방정식을 이용하여 열역학적 물성치를 추산하였으며, 혼합냉매로서는 기상-액상 평형자료가 알려진 R14/R23, R/23/R12, R13/R12, R13/R11, R13B1/R22, R13B1/R12, R13B1/R152a, R13B1/R114, R22/R142b, R22/RC318, R22/R114, R22/R113, R22/RC318, R12/RC318, R12/R114 및 R12/R11를 연구대상 혼합냉매로 택하였다. 또한, 혼합냉매에 대한 상호작용계수를 구하여 기액평형상태를 예측한 결과, 기상-액상 평형자료도 비교적 정확하게 추산함을 보였고, 성분비에 대한 압력-엔탈피 선도 및 온도-엔트로피 선도를 구성하였다. 열펌프의 성능 실험에서는 R22/R142b 혼합냉매를 사용하였으며, 압축기의 회전수, 혼합냉매의 성분비, 응축기 및 증발기에서의 출입열량 등을 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 실험결과 혼합냉매의 성분비 변화에 따른 열펌프의 소요동력, 난방능력, 성능계수 등을 얻었으며, 열펌프의 난방용량조절 및 성능에 관해 연구하였다. 증발기의 열교환량이 동일한 경우 혼합물을 사용할 때 열전달 계수는 오히려 감소하여 30% 정도의 최대 감소를 보였다. 그러나 2차유체의 열전달계수를 함께 고려한 열관류율은 열전달 계수보다는 감소 정도가 작았다. 국소 열전달계수는 대체로 드라이아웃(dryout)이 일어나기 전까지 건도의 증가에 따라 증가하며 그 이후에 급격히 감소하였다. 또한 증발기에서의 핵증발과 강제대류를 고려하여 열전달계수에 관한 상관식을 제시하였다. 혼합냉매의 경우 30% 오차범위에서 실험치와 계산치가 잘 일치하였다.

Abstract ▼

Thermodynamic properties of binary nonazeotropic refrigerant mixtures are estimated by using the modified Carnahan-Starling equation of state. Experimental study on the performance of a heat pump system using binary refrigerant mixtures is carried out and the heat transfer characteristics in the ev

Thermodynamic properties of binary nonazeotropic refrigerant mixtures are estimated by using the modified Carnahan-Starling equation of state. Experimental study on the performance of a heat pump system using binary refrigerant mixtures is carried out and the heat transfer characteristics in the evaporator and the overall perfomance are measured and analyzed in terms of the composition and the flow rate of the refrigerants. The modified Carnahan-Starling equation of state in this study is compared with Carnahan-Starling-De Santis equation of state. Results show that the relative errors slightly decrease with the equation of state proposed in this study. Refrigerant mixtures are chosen whose vapor-liquid equilibruim data are presented. Those mixtures are R14/R23, R23/R12, R13/R12, R13/R11, R13B1/R22, R13B1/R12, R13B1/R152a, R13B1/R114, R22/R142b, R22/RC318, R22/R114, R22/R113, R22/RC318, R12/RC318, R12/R114 and R12/R11. The binary interaction coefficients are found with the vapor-liquid equilibrium data and the estimation of the vapor-liquid equilibrium for the refrigerant mixtures is done. Pressure-enthalpy and temperature-entropy diagrams are plotted for the refrigerant mixtures of specific composition. Experimental investigation on the performance of a heat pump system using refrigerant mixture, R/22/R142b, is done. Experiments are performed by changing the compressor speed, composition ratio, heat input in condenser and evaporator. The compressor work, heating and coefficient of performance are calculated. Results show that the heating capacity can be changed by varying the mass flow rate of mixtures. It is shown that the heating capacity can be changed by varying the mass flow rate of mixtures. It is shown that the capacity control by changing the compositon ratio is more effective than by changing the compressor speed. Under the condition of fixed extermal conditions, the coefficient of performance has its maximum near 50:50 mass fraction of refrigerant mixture. Temperature distributions of refrigerant, secondary fluid and wall in the evaporator are utilized to obtain local heat transfer coefficients. Heat transfer coeffcients of refrigerant mixtures are decreased in comparison with those of pure refrigerants at the similar mass flow rate and average evaporating temperature. Chen's F factor method was used to correlate heat transfer coefficients of pure refrigerants and mixtures. The correlation gives a reasonably good agreement with experimental data.

목차 Contents

• 1. 서론...17
• 2. 혼합냉매의 열역학적 성질계산...27
• 3. 혼합냉매를 이용한 열펌프의 성능 실험...90
• 4. 혼합냉매의 증발열전달 특성 실험...132
• 5. 결론...188
• 인용문헌...190