고효율 증기 분리식 2단 팽창 냉동 사이클 성능 특성 연구 (Study on the Performance Characteristics of High Energy Efficient Refrigeration Cycle with Vapor Separation Two-stage Expansion Process)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 31권 / 3호 / 124 ~ 129페이지
· 저자명 : 윤상국

초록

본 연구에서는 종래 증기 압축식 냉동기를 개선한 증기 분리식 2단 팽창 냉동 사이클을 고안하여, 냉장고냉동 공간을 기준한 냉매 R134a를 적용한 시스템을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
(1) 증기 분리식 2단 팽창 냉동기는 중간팽창 압력 5 bar에서 성능계수가 종래의 증기 압축식 공정보다 30.5% 향상되었다. 이는 에너지를 크게 절약할 수 있는 새로운 고효율 냉동 사이클이 될 수 있음을 밝혔다.
(2) 성능 향상은 중간 팽창 압력이 중간의 압력이 제일 크게 되며, 중간 압력을 기준하여 낮은 것보다 높게운전되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
(3) 증발기 온도 -5℃~-35℃ 범위에서 중간 압력 5 bar, -25℃를 기준하여 COP 대비하면 60.8%~-14%로 변화되나, 이 들 모두 종래 냉동기 공정보다 효율이 크게 높으며, 증발온도가 높은 냉동기에 본 공정이 적용될경우 50% 이상 획기적인 성능 향상을 이룰 수 있음을 알 수 있다.
(4) 중간 팽창 5 bar의 경우 종래 공정보다 증발기 내부에 흐르는 냉매 질량유량흐름이 18.8%가 감소하게되어 증발기의 규격이 크게 감소하게 된다.

영어초록

The objective of this study was to improve the performance of the vapor compression refrigeration cycle comprised of a compressor, condenser, expansion device, and evaporator. In an original refrigeration system, a portion of the liquid refrigerant evaporates after the expansion process. The vaporized refrigerant does not have a role in the refrigeration effect in the evaporator. This study, therefore, aims to improve the energy efficiency by introducing a vapor separation mechanism in a two-stage expansion refrigeration cycle. In other words, the vapor separation process would separate the vapor from mixture beforehand so that higher amounts of liquid refrigerant flow within the evaporator. Results indicated a significant improvement of about 30% more than the existing refrigeration cycle using the new vapor-separated cycle, when a middle expansion pressure of 5 bars is applied in a typical R134a domestic freezer cycle with high pressure conditions of 10.166 barat 40℃ and low pressure conditions of 1.064 bar at -25℃. Moreover, since the mass flow-rate of the liquid phase in the evaporator decreased by about 15%~20% more than the current cycle, evaporator size could be significantly reduced.

참고자료

· 없음