Analysis on the Regenerator Characteristics for a Vuilleumier Heat Pump

Vuilleumier열펌프용 재생기 특성 해석

This paper deals with the analysis method of regenerator characteristics for designing a vuilleumier heat pump. First, models for evaluating the reheat and the flow losses are established by the comparative study between already proposed ones. Calculations based on the second-order method are performed for the well-known schulz heat pump. Results show that operating conditions as well as design parameters significantly affect the regenerator performances. The effects of operating conditions on the reheat and the flow losses appear to be similar in trends in both the hot-warm and the cold-warm regenerators. However, the losses in the one regenerator vary oppositely to those in the other with specific design parameters such as the phase angle and the swept volume ratio being changed. Also, it is confirmed that there is an optimum aspect ratio(D/L) which minimizes total loss for each regenerator.

본 연구는 VM열펌프를 구성하는 2개 재생기의 특성을 동시에 고려하여 해석하 고자 시도되었다. 먼저, 기존의 유동 및 열전달모델들을 비교, 검토하여 VM열펌프용 재생기 특성에 부합되는 해석모델을 선정한다. 선정된 해석모델을 2차해석법(second -order method)의 개념에 의거, 실제 열펌프에 적용하여 작동조건 및 설계인자에 따른 재생기의 성능변화를 고찰한다. 여기서 2차해석법의 개념은 이상화된 전체시스템에 대한 해석결과로부터 압력, 질량유량 등 필요한 기본변수를 구하여 이들을 재생기특성 해석에 적용하는 접근방법으로서 재생기특성과 작동유체거동 사이의 상호작용은 고려 되지 않는다. 해석과정에서의 구체적인 계산은 각 구성요소에 대한 제원이 비교적 상세히 공개된 Schulz열펌프를 대상으로 수행하며 전술한 기본변수는 이미 발표된 VM사이클에 대한 단열해석법으로부터 구한다.