[경북대학교] A+ 응용열역학 설계과제 소형 냉장고 설계

소개

최종성적 A+입니다

목차

1. 냉장고 규격
2. 냉매의 선택
3. 냉각부하 계산
4. 냉동 사이클
5. 원가
6. 에너지 절감 및 효율성
7. 안전성
8. 외관성
9. 토의 및 느낀점

본문내용

냉매의 선택
냉매의 조건
1. 증발 잠열이 커서 증발시 많은 열량을 흡수하여 효과 증대
2. 액화와 증발이 용이
3. 냉매의 응고점이 사이클의 최저온도보다 낮아야 한다.
4. 임계점 이상에서는 압력을 아무리 가해도 액화하지 않으므로 임계점이 낮으면 응축기에서 냉매가 액화되지 않는다. 따라서 임계온도가 높아야 한다.
5. 증기의 비열이 크고 액체의 비열이 작을수록 효율이 좋다.

< 중 략 >

에너지 절감 및 효율성
COP_R=2.12 로 계산되었다. 에너지 효율성을 높이기 위해서는 COP_R를 높여야 한다. COP_R를 높이기 위해서 첫째W ̇_in를 줄여야 하는데 이를 위해서는 1. Compressor의 압력을 낮추거나 2. Compressor의 효율을 높여야 한다. 두번째로 Q ̇_L를 증가시켜야 하는데 이를 위해선 Valve가 낮춰주는 압력이 더 낮아져야 한다. 하지만 100kPa보다 더 낮아지면 냉동 사이클에 공기가 유입될 수 있기 때문에 이는 불가능 하다.

안전성
오존 파괴지수가 높은 R-12냉매 대신, 오존 파괴지수가 낮고 Property값이 책에 있는 R-134a 냉매를 차용함으로써 안정성과 신뢰성을 높였다.
밸브에서 나오는 냉매의 압력을 대기압과 같게 두어 냉동 사이클로 공기가 들어오지 못하게 설계하였다.
냉동 부하에 안전지수를 곱해주어 안전성과 신뢰성을 높였다.

외관성
소형 냉장고이므로 위 아래로 나누어 아래를 냉장, 위를 냉동고로 하였다.
부피를 최소화하기 위해 Compressor를 냉장고 뒤쪽 아래 폭, 높이 각 30cm가량 공간을 만들어 넣었고, 나머지 튀어나온 부분에 선반을 배치하였다.
외관을 위해 냉장고 벽면에 다른 재료를 사용하였으면(ABS 등)좋았겠지만, 우레탄 단일재료로 설계하게 되어 예쁘진 않지만, 원가를 절감할 수 있었다.

토의 및 느낀점
우선 부족한 지식으로 설계를 하다 보니 많은 부분들을 가정을 통해 풀어야 했던 부분이 아쉬웠다.

참고자료

· 김재겸, 장원, 폴리우레탄 폼, 이를 포함하는 냉장고 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법, 10-2015-0177888, 2015
· Thermal load, 서울대학교 건축학부, http://ocw.snu.ac.kr/sites/default/files/NOTE/8064.pdf
· “Thermal conductivity” WIKIPEDIA, 27 November 2020, https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_conductivity
· 열전달 계수, NAVER 지식백과, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1584480&cid=50313&categoryId=50313
· 농산물저장기계 – 예냉저장유통기계 – 저온저장고 냉각부하 산정방법, 농사로, http://www.nongsaro.go.kr/portal/ps/psb/psbk/kidofcomdtyDtl.mo;jsessionid=rtpe2hUiFKW7Ejm6gPGLAmif0YfIMBVCba6F61Ldzyh7HDZiMlDs7115NqwkVNVG.nongsaro-web_servlet_engine1?menuId=PS00067&kidofcomdtyNo=28688
· ABS, 명품 냉장고의 필수 소재, 삼성 SDI 블로그, http://www.sdistory.net/abs/
· 냉장고의 재질을 바꿔도 될까? 하이퍼웍스에 묻다., altair 블로그, https://blog.altair.co.kr/24652
· 냉장고의 이론적 설계, KOCW, http://elearning.kocw.net/contents4/document/lec/2013/Gachon/Youn%20Jungyu/13.pdf
· 냉장고 심장 ‘컴프레서’…삼성이 바꾼 혁신의 발자취, 디지털 데일리, http://m.ddaily.co.kr/m/m_article/?no=118107
· LG전자, 모든 냉장고에 ‘인버터 리니어 컴프레서’탑재… 고효율, 고성능, 저소음, 조선비즈
· https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2017/07/09/2017070900517.html