간접 냉동 시스템용 2차 냉매의 열전달과 압력강하 특성 논문자료

간접 냉동 시스템용 2차 냉매의 열전달과 압력강하 특성
Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of 
Secondary Refrigerants Applying to Indirect Refrigeration System

본 논문에서는 간접냉동 시스템에서 다양한 2차 냉매(단상 및 2상)의 열전달 및 압력 강하를 비교합니다. 주요 결과를 정리하면 다음과 같다. 열전달의 경우 증발온도가 낮은 영역에서는 2차 냉매를 사용하는 것이 유용하며, 단상 열전달 계수는 2상 2차 냉매보다 크다. 압력 강하의 경우 증발 온도가 높은 영역에서는 2차 냉매를 사용하는 것이 유용하며 2상 압력 강하는 단상 2차 냉매보다 작습니다. 또한, CO2의 압력 강하로 인해 가장 유용합니다. 2차 냉매 중 가장 작은 냉매이다.

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연구 주제

 

1. 문제 정의

본 연구는 단상 2차 냉매와 2상 2차 냉매의 열전달계수와 압력강하를 비교하였다.

이를 통 2상 냉매의 2차 냉매로 사용하는 것에 대한 적합성을 확인해보고 간접 냉동 시스템의 최적 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

본 연구에서는 동일한 조건 하에서 증발온도의 증가에 따른 단상 냉매와 2상 냉매의 열전달계수와 압력강하를 비교하고 분석하였다.

2. 가설 설정

열교환기와 배관의 압력강하는 없는 것으로 가정한다.

단순비교를 위해 2상 냉매는 상변화가 없는 경우로 가정한다.

 

연구 방법

 

1. 제안 방법

2상 냉매와 단상 냉매를 동일한 온도 조건에서 비교해보기 위해서 CO2를 기준으로 -45℃에서 10℃까지 비교분석하였다.

단상 냉매는 농도에 따라 동결온도가 결정되는데 세분화하여 다양한 동결온도에서도 비교해 보았다.

2. 이론/모형

본 연구에서 사용하는 냉매의 열역학적 물성치와 성능분석은 EES(Engineering Equation Solver)6) 소프트웨어를 사용해서 계산하였다.

 

연구 결과

 

1. 성능/효과

(1) 열전달 측면에서, 2차 냉매는 증발온도가 낮아질수록 열전달계수가 증가하므로, 증발온도가 낮은 온도영역에서 사용하는 것이 유리하며 2상 2차 냉매보다 단상 2차 냉매의 열전달계수가 더 크다.

(2) 압력강하 측면에서, 2차 냉매는 증발온도가 높아질수록 압력강하가 감소하기 때문에 증발온도가 높은 온도영역에서 사용할 경우에 유리하다.

(3) 동결온도가 -45℃~-40℃일 때는 GL, -35℃~-15℃까지는 PG, -10℃~-5℃까지는 EA의 열전달계수와 압력강하가 가장 크다.

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▼출처 및 바로가기 : 
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201328137518948

[논문]간접 냉동 시스템용 2차 냉매의 열전달과 압력강하 특성