Constant area expansion devices such as capillary tubes, short tube orifices are being gradually replaced with electronic expansion valves (EEVs) because of increasing focus on comfort and energy conservation. In this study, the performance of a water-to-water heat pump as a function of refrigerant charge is investigated in steady state, cooling mode operation with expansion devices of a capillary tube and an EEV. The performance of the capillary tube system varies drastically according to the change of refrigerant charge amount and inlet temperature of the secondary fluid in the condenser. Cooling capacity and COP of the EEV system show little dependence on the refrigerant charge, while those are strongly dependent on the secondary fluid temperature at the condenser inlet. In general, for a wide range of operating conditions the EEV system shows much higher performance as compared with the capillary tube system. The performance of the EEV system can be optimized by adjusting EEV opening to maintain a constant superheat at all test conditions.
This study presents an HFC152a refrigerant air conditioner as an alternative to HFC134a, which is currently used in mobile air conditioning systems. Cool-down performance tests of an HFC152a air conditioning system were conducted and compared to a baseline HFC134a air conditioner. The experimental set-up consisted of a belt-driven compressor, a sub-cooled type condenser, an evaporator, and a block-type thermal expansion valve (TXV). A drop-in test was carried out on the mobile air conditioning system under various vehicle running speeds in a climate-controlled wind tunnel (CWT). Additionally, to optimize the HFC152a air conditioning system, the effects of the TXVs on the performance were studied. The results show that compared to the HFC134a air conditioning system, the refrigerant charge quantity was reduced by approximately 20%, the discharge pressure was reduced by about 350~430 kPa, and the air discharge temperature at vehicle running conditions was $0.5{\sim}1.5^{\circ}C$ lower. In addition, good compressor durability was expected due to the lower compression ratio.
This study presents analysis of the experimental data meeting conditions of several applications in real time. The results of this experimental study are as follows: Respectively in cooling and heating performance, a refrigerant charge tank can take automatic control of variation of the refrigerant quantity by controling pressure and temperature of system and outlet water temperature. The COP shows 3.5 in cooling operation and 3.2 in heating operation. The refrigerant quantity increases 0.69 kJ/h. When the outdoor temperature decreases $1^{\circ}C$, Therefore if the temperature become lower from $25^{\circ}C$ to $-16^{\circ}C$, the refrigerant quantity increases about 9.5%. Compared to the normal state experiment results, the COP in automatic control of the refrigerant quantity rises roughly 10%.
[ $CO_2$ ] and propane mixtures, which are environmentally benign, nontoxic, low in price, and compatible with materials and lubricants, were considered as promising alternative refrigerants. A fully instrumented air-conditioning system was developed for a precise performance evaluation of pure $CO_2$ and $CO_2/propane$ mixtures. In this paper, the effect of the charging amount and circulation concentration on the cooling performance of the system using $CO_2$ and propane mixtures was tested and discussed. Pure $CO_2$ and 85/15, 75/25 and 60/40 binary blends by the charged mass percentage of $CO_2/propane$ were selected as working fluids. An optimum charging amount was proposed as a parameter instead of the degree of subcooling, which can not be well defined in the transcritical cycle, to properly compare the performance between the transcritical and subcritical cycles.
항공전자기기의 정상적인 동작을 위해서는 내부에서 발생되는 열부하를 적절히 처리해야 하기 때문에 냉각시스템의 장착이 요구된다. 본 연구에서는 항공용 냉각시스템으로의 대체냉매 적용 가능성을 분석하기 위하여 증기압축 사이클 방식의 밀폐 공기순환 냉각시스템을 설계 제작하였다. 대체냉매로 가장 유력한 R236fa를 냉각시스템에 적용하여 냉매 충전량, 팽창밸브 개도, 그리고 압축기 운전회전수 변화에 따른 성능특성을 실험적으로 고찰하였다. 또한, 실험결과를 기존 냉매인 R124의 실험결과와 비교 평가를 수행하여, R236fa가 대체냉매로서 적용 가능함을 확인하였다. 최종적으로 R236fa를 적용한 냉각시스템의 효율 향상을 위한 설계 개선안을 제시하였다.
In the air-conditioning industry, the refrigerant charging amount is one of the most important parameters affecting the energy efficiency ratio of heat pumps. An experimental study was performed on the characteristics of an inverter driven air-to-air heat pump system with a variation of compressor frequency and charging amount of refrigerant. The frequency was altered from 40Hz to 70Hz and the charging amount was changed from 1.6kg to 2.8kg in tests. The variation of performance was measured with switching of the expansion valve on each frequency and charging amount. All the tests were performed at the Korean Standard and test conditions of the air conditioners. As results, it was found that there existed the charging amount and the level of the suction gas superheat which provided the highest energy efficiency ratio at all the frequency bands.
This study developed a program for detecting charged refrigerant amount in system air-conditioner. System air-conditioner is an air-conditioning system with multiple indoor units. Due to the complexity of the system, it is more difficult to detect the refrigerant amount charged in the system air-conditioner than in a general single air-conditioner. Experiments were performed for a 6 HP outdoor unit with 3 indoor units in a psychrometric calorimeter. The experimental amount of the charged refrigerant was ranged from $60\%\;to\;140\%\;with\;10\%$ increasement. Fuzzy algorithm was employed for detecting the charged refrigerant amount in the system air-conditioner. The experimental data were used for curve-fitting for the general ranges of indoor and outdoor temperature conditions. Membership function was determined for the whole ranges of experimentally measured data and rule-bases were defined for each charged refrigerant amount. Developed program successfully predicted the measured data within $10\%$ resolution range.
최근 들어 국민 식생활 문화가 개선되고 생활수준이 향상됨에 따라 소프트 아이스크림, 슬러시와 같은 일회용 냉동 유제품의 소비가 급증하고 있다. 이들 냉동 유제품은 소형 냉동 시스템에서 만들어진다. 소프트 아이스크림 제조기의 냉매로 그간 R-502가 주로 사용되어 왔으나 오존층 파괴와 관련하여 R-404A로 대체되고 있다. 하지만 R-404A도 지구온난화지수(GWP)가 높아 지구온난화지수가 낮은 냉매로의 전환이 필요하다. 본 연구에서는 R-404A의 대체 물질로 R-290/R-32를 고려하였다. 냉각기 체적 2.8 리터인 소프트 아이스크림 제조기에 R-290/R-32를 적용하여 최적화를 수행하였다. 최적화는 적정 냉매량 및 팽창밸브의 개도를 찾는데 주안점을 맞춰 수행되었는데 최적 조건 (충전량 1000 g, 밸브 개도 "0" (제조사 세팅치))에서 아이스크림 제조 시간은 6분 24초, COP는 0.83으로 나타났다. R-404A에서 아이스크림 제조시간은 6분 22초와 R-290/R-32와 유사하고 COP는 0.90으로 R-404A에서 다소 높게 나타났다. 이는 본 실험에 사용된 압축기가 R-404A용이기 때문으로 향후 R-290/R-32용 압축기가 개발되면 소비동력은 개선되리라 예상된다. 본 연구 결과는 냉동식품 제조기를 비롯한 여타 냉동 사이클의 최적화에도 활용될 수 있을 것이다.
현대의 지속적인 기술개발과 산업발전은 삶의 질을 향상시키는 긍정적인 시각이 있는 반면 심각한 환경문제를 안고 있다. 자동차 공조기술도 지구 환경보호라는 거대한 과제와 탑승자의 쾌적성 만족이라는 두 가지 다른 관점을 동시에 충족시켜야 하는 과제를 가지고 있으며, 이 분야 산업에 전문적인 지식으로 공조 열량계 운용에 대한 경험이 대학 교육과정에서도 강조되고 있다. 본 논문에서는 대학 교육과정 특성상 장비의 활용성, 경제성, 장비설치 및 취급의 용이성 등을 고려하여 교육용으로 적합한 간이 열량계를 제작하였다. 교육 및 연구용으로 제작한 간이 열량계의 타당성을 확인하기위해 현재 가장 많이 쓰이고 있는 R134a 자동차용 냉방시스템을 구성하여 압축기 회전속도, 실내 풍량, 냉매 충전량 등을 변수로 하여 열교환기 냉방성능을 평가한 후 비교하여 교육용 열량계의 유용성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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