Journal of Energy Engineering (에너지공학)

The Korean Society for Energy (한국에너지학회)
권호 표지

Measurement of Vapor Pressure of HFC-404a and Polyol ester Mixture System

HFC-404a와 Polyol ester 오일 혼합물의 증기압 측정

  • 박영무 (아주대학교 기계공학부) ;
  • 김락현 (아주대학교 기계공학부)
  • Published : 2009.09.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Vapor pressure of HFC-404a and polyol ester system were measured at 56 points from 263.15 to 323.15 K and from 0 to 90 mass %polyol ester. It was found that below 273.15 K, the effect of the polyol ester on the vapor pressure was negligible up to 30 mass % polyol ester. The vapor pressure of the system significantly decreased as the mass fraction of polyol ester increased over 50 percent. Raoult's model and Flory-Huggins model were tested for data reduction. Empirical vapor pressure equations were obtained in terms of temperature and mass fraction of polyol ester.

기존의 CFC 계열 및 HCFC 계열 냉매들이 오존층 붕괴와 지구온난화의 원인들 중의 한가지로 밝혀지면서 이것을 대체할 수 있는 냉매의 개발은 주요한 연구과제였다. 이제 몇 가지 대체 냉매들이 개발되면서 이것들 이 냉동시스템에 사용될 때 발생하는 상용성 (Compatibility)이 연구될 필요가 있다. 본 연구에서는 대체냉매의 상용성 연구의 일환으로 1,1,1,2-Tetrafluoroethane(HFC-134a) +1,1,1-Trifluoroetane(HFC-143a) + Pentafluoroethane (HFC-125)의 혼합대체냉매 HFC-404a 와 냉매 윤활유의 하나인 POE 오일 혼합물의 증기압을 측정하였다. 측정온도범위는 냉매 시스템의 운전온도를 고려하여, 263.15K 에서 323.15 K로 하였으며 오일농도범위는 0 mass% 에서 90 mass% 까지로 하였다. 측정결과 273.15K 이하의 온도에서 오일 농도 30 mass%까지 증기압에 대한 오일의 영향은 미미하였으며 50 mass% 이상에서는 증기압이 급격히 떨어지는 것이 밝혀졌다. 측정자료를 이용하여 HFC-404a와 POE 오일 혼합물의 증기압을 예측할 수 있는 모형을 개발 하기 위하여 Rault 모델과 Flory-Huggins 모델을 사용하여 측정치와 비교하였다. 그리고 보다 정확하고 실용적으로 증기압을 예측할 수 있는 경험식을 도출하였다.

Keywords

References

  1. R.H.P. Thomas, H.T. Pham, Solubility and miscibility ofenvironmentally safer refrigerant/lubricant mixtures,ASHRAE Trans. Vol. 98(1998) pp.783-788
  2. Martz, W.L., Burton, C.M. and Jacobi, A.M., Vapor-quidequilibria for R-22, R-134a, R-125, and R32/125 with apolyester lubricant: measurements and departure fromidealty, ASHRAE Trans., Vol. 102(2001), Part1,pp367-374
  3. Martz, W.L., Burton, C.M. and Jacobi, A.M, Localcomposition model of the thermodynamic properties ofrefrigerant and oil mixtures, Int. J. Refrigeration Vol.191(1996), pp. 25-33
  4. Huber, M.L., Lemmon, E.W. and Friend, D.G., Modelingbubble points of mixtures of hydrofluorocarbonrefrigerants and polyol ester lubricants. Fluid PhaseEquilibria 194-197 (2002) pp. 511-519 https://doi.org/10.1016/S0378-3812(01)00655-0
  5. Thome, J.R. Comprehensive Thermodynamic Approachto Modeling Refrigerant-Lubricating Oil Mixtures,HVAC&R Research, Vol.1, No.2, l (1995), pp. 110-126 https://doi.org/10.1080/10789669.1995.10391313
  6. Yokozeki, A., Solubility of Refrigerants in VariousLubricants Int. J. Thermophys. Vol. 22(2001) pp.1057-1071 https://doi.org/10.1023/A:1010695705260
  7. Y.M. Park, J.O. Kang, J. Yoo, J.W. Lee, Vapor Pressureof the 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R-134a) + PolyalkyleneGlycol System, Int. J. Thermophysics, Vol. 25, No.6(2004) pp. 1849-1861 https://doi.org/10.1007/s10765-004-7739-0
  8. Shen, B. and Groll, Eckhard, Critical Literature reviewof Lubricant Influence on Refrigeraat Heat Transfer andPressure Drop, Final Report ARTI-21CR/611-20080, Dec2003
  9. ASHRAE Handbook Fundamentals, Atlanta, Georgia,1997 19.35
  10. R.C. Cavestri, Measurement of viscosity, density, andgas solubility of refrigerant blends in selected syntheticlubricants, DOE/CE/23810–46, 1995
  11. J.M. Prausnitz, Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria. 2nd ed., Prentice-Hall, New Jersey,1986, pp. 21–22
  12. R. Tesser, E. Musso, M. Di Serio, G. Basile, and E.Santacesaria, 1999, Description of the vapor-liquidequilibrium in binary refrigerant/lubricant oil systemsby means of an extended Flory-Huggins model, J ofFluorine Chemistry, Vol 99, pp. 29-36 https://doi.org/10.1016/S0022-1139(99)00119-0
  13. N Elvassore, A. Bertucco, and A. Wahlstrom, 1999, ACubic equation of state with group contributions for thecalculation of vapor-liquid equilibrium of mixtures ofhydrofluorocarbon and lubricant oils, Ind. Eng. Chem.Res., Vol. 38, pp. 2110-2118 https://doi.org/10.1021/ie980570w
  14. R.C. Reid, J.M. Prausnitz, B.E. Poling, The Propertiesof Gases and Liquids, fourth ed., McGraw-Hill,Singapore, 1988, pp. 368-372