• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5317-5322
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• 2013

본 연구에서는 ${\epsilon}$-NTU 방법을 사용하여 $CO_2$ 히트펌프 가스쿨러의 열전달 성능을 해석하였고, 공개된 실험결과와 비교하였다. $CO_2$ 히트펌프 가스쿨러의 열전달률, 냉매측/순환수측 출구온도를 EES로 계산하였다. 해석은 시험부를 하나의 구간으로 설정하여 냉매와 순환수측 입출구의 평균온도를 물성치로 적용한 평균해석과 시험부를 50구간으로 나누어 각 구간에서의 출구온도를 다음 구간의 입구온도로 사용한 국소해석으로 진행되었다. 실험결과로부터 평균해석보다는 국소해석의 결과가 실험값을 더 만족하였으며, 열전달률은 0.3~1.1%, 순환수측 출구온도는 1.31~1.88%, 냉매측 출구온도는 3.12~5.18% 정도의 오차를 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.331-339
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• 2008

본 논문은 내경 7.73 mm와 5.80mm의 수평관내 프레온계 냉매 R-22와 탄화수소계 냉매 R-290과 600a의 응축 열전달 계수의 실험적 결과를 나타내었다. 실험장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등으로 구성된다. 응축 실험은 질량유속 $35.5{\sim}210.4\;kg/m^2s$이고, 응축온도 40$^{\circ}C$인 조건에서 수행하였다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 탄화수소계 냉매 R-290과 R-600a의 평균 열전달 계수는 프레온계 냉매 R-22보다 높게 나타났으며, R-600a의 평균 열전달 계수가 모든 관경에 대해 가장 높게 나타났다. 실험결과와 종래의 상관식을 비교한 결과, 모든 관경과 냉매에 대해 Haraguchi 등의 상관식이 가장 좋은 일치를 보였다. 그 중에서 Cavallini-Zecchin의 상관식은 7.73 mm 관경의 실험데이터와, Dobson 등의 상관식은 내경 5.80 mm 관경의 데이터와 좋은 일치를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.405-408
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• 2009

공기열원 히트펌프시스템의 문제점, 즉 열효율, 안정성, 착상에 대한 현황을 파악하고 이를 해결하기 위한 연구를 수행하였다. 열효율과 안정성을 위해 기존 시스템을 보완한 8행정 냉매사이클시스템 개발과 제어시스템의 개발을 통해 히트펌프 시스템의 효율을 2배 정도 증가시키고, 안정성을 높이며, 착상 문제를 최소화할 수 있도록 하였다. 개발된 공기열원 히트펌프시스템의 COP는 평균 5정도이고, 안정적으로 운용되는 외부 온도는 $-10^{\circ}C$에서 $55^{\circ}C$까지이다. 토출되는 온수의 온도는 $50{\sim}60^{\circ}C$정도이다. 평균 제상시간은 1분 이내이다. 앞으로 개발해야 할 문제는 외부 온도 $-10^{\circ}C$ 이하지역에서 보조열원 없이 난방을 할 수 있고 친환경 냉매를 사용하며 COP가 7이상인 고효율 히트펌프시스템를 실용화하는 것이다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.247-255
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• 2014

본 연구는 냉장고의 배출수 응축기 입출구 배관에서의 온도 특성을 알아보고 이를 예측하는 방법을 정립하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해서 빌트인 냉장고를 항온항습챔버에서 운전하면서 배출수 응축기 입출구 배관에서 온도를 측정하였다. 본 연구의 실험을 통하여 측정된 온도는 $37^{\circ}C$에서 $46^{\circ}C$로 변하는데 실제 온도는 측정된 온도 보다 $8^{\circ}C$에서 $22^{\circ}C$ 만큼 크게 차이나는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 이렇게 차이가 나는 원인을 파악하였으며 이는 배출수 응축기 입출구 배관이 냉장고 본체에 부착되어 이를 통한 열손실이 크기 때문임을 알았으며 측정된 온도 결과로부터 입출구 배관의 온도를 예측할 수 있는 방법을 제안하였다. 본 연구의 온도 계산 결과는 실제 냉매온도를 6% 오차범위의 정확도로 예측할 수 있음을 알았다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.103-103
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• 2017

증발기의 형태에 따라 수치적 해석을 진행하면서 최적의 효율을 나타낼 수 있는 증발기를 설계하는 것이 중요하다. 증발기의 수치적 해석은 EES 프로그램을 이용하여 진행되었으며, 계산의 검증은 자사의 제품의 성능과 비교하면서 검증하였다. 증발기의 수치적 해석의 구성은 지배방정식과 연속방정식을 이용하여, 냉매의 총괄열전달계수, 관내외벽의 열전도율, 공기의 총괄열전달계수를 이용하여 총괄열전달계수를 계산하였으며, 총괄열전달계수를 이용하여 증발기의 열량을 계산하였다. 증발기의 수치적 해석과 자사 제품 5개의 제품과 비교하였고, 평균적으로 약 10%의 오차율을 보였다. 신뢰성이 확보된 계산식을 이용하여 Fin의 간격, 단위 질량유량, 열 교환 코일 길이, 풍량의 조건을 각각 변동시켜 증발기 열량 비교를 하며 경향성을 고찰하였다. Fin의 간격을 1mm에서 20mm으로 0.5mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 핀 간격이 좁으면 공기 유속이 빨라져 열 교환 효율이 낮아지며, 반대로 넓어지면 냉매 유량에 비해 공기 유량이 많기 때문에 열 교환 효율이 낮아진다. 열 교환 코일 길이를 500mm에서 2400mm으로 50mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 열 교환 코일 길이가 길어질수록 배관의 마찰력과 냉매의 온도 상승으로 인하여 공기 온도와의 온도 차이가 줄어들어 열 교환 효율은 낮아진다. 풍량을 20cmm에서 400cmm으로 10cmm 간격으로 변화 시켰을 경우, 일정 풍량 이상 올라가면 공기 유속이 빨라져서 열량이 낮아지는 경향을 보인다. 질량유량을 3g/sec에서 174g/sec으로 4.5g/sec 간격으로 변화 시켰을 경우, 질량 유량에 따라 비례적으로 열량이 높아지는 경향을 보이다가 일정 질량 유량 이상에서는 공기 풍량에 비해 냉매 유량이 많기 때문에 반비례적으로 열량이 낮아진다. 이처럼 증발기의 설계는 Fin 간격, 열 교환 코일 길이, 풍량, 질량유량 등을 복합적으로 고려하여 증발기 설계를 해야 하며, 저장고의 크기, 부하, 사용목적에 따라 최적화된 증발기를 설계하여야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1466-1473
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• 2012

소프트 아이스크림은 환형 증발부의 외측에서 증발하는 R-404A에 의해 형성된 얼음을 스크레이퍼로 깍아내어 제조된다. 본 연구에서는 소프트 아이스크림 증발기의 냉매 측 및 아이스크림 측 열전달계수를 도출하였다. 실험 결과 환형부 내 냉매 유동은 격막에 의해 매우 복잡한 양상을 보이고 열전달계수도 위치에 따라 현저히 달랐다. 즉, 유입위치의 열전달 계수가 다른 부분에 비하여 낮게 나타났다. 냉매측 평균 열전달계수는 열유속의 증가에 따라 또한 포화온도의 감소에 따라 증가하였다. 열유속과 포화온도를 변수로 하여 평균 열전달계수를 예측하는 상관식을 도출하였다. 아이스크림 측 열전달계수는 연속적으로 진동하였다. 이는 스크레이퍼에 의해 관벽의 얼음이 주기적으로 탈착되기 때문으로 판단된다. 아이스크림 원액의 단상 열전달계수는 냉각 기간 중 150 W/$m^2K$에서 250 W/$m^2K$로 증가하였다. 아이스크림 제조 시 열전달계수는 대략 280 W/$m^2K$로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.63-67
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• 2021

Accurate measurements of the heat transfer coefficients of concentric annular space for the test section is important to measure the tube-side heat transfer coefficients of working fluids. This paper presents the annular side heat transfer coefficients of concentric annuli with variation of tube diameter ratios using Wilson plot method. The test facility has a straight, horizontal test section with an active length of 3.0 m. Inner/outer diameters of test tubes are 7.0/7.5 and 8.0/8.56 mm, respectively. An outer diameter of annulus side is 16.0 mm. The test results show that convective heat transfer coefficients in annuli increase with annular diameter ratio. The correlations for convective heat transfer coefficients in annuli are also developed.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.105-112
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• 2011

본 연구의 목적은 나선형 원형핀-튜브 증발기의 열전달 성능에 관하여 해석적으로 연구하는 것이다. 이를 위하여 두 가지 냉매인 R134a 와 R600a 에 대하여 냉매의 질량유량, 공기온도, 공기풍량 및 튜브직경 변화에 대하여 나선형 원형핀-튜브 증발기의 열전달 성능변화를 고찰하였다. 본 연구에서 개발된 증발기 성능해석 프로그램은 실험결과와 평균 8.3% 오차 범위 안에서 잘 예측되었다. 결과적으로, 동일한 냉매유량 범위에서 R600a 를 사용하는 경우가 R134a 를 사용하는 경우보다 더 우수한 열전달율을 나타내었다. 열전달량은 풍량 및 공기온도가 증가할수록 증가하였으나 열전달량은 튜브두께가 증가할수록 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.21-27
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• 2019

그간 소형 제빙기에는 R-404A가 사용되어 왔으나 지구 온난화와 관련하여 대체 냉매 적용이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 제빙기에 적용되어 온 R-404A를 대체할 R-448A와 R-449A에 대하여 drop-in test를 수행하였다. 시험은 외기 온도와 증발판에 공급되는 물 온도를 변화시키며 수행되었다. 실험 결과 R-404A의 일 평균 제빙량은 R-448A보다는 5.3%, R-449A보다는 4.2% 크게 나타났다. 이는 R-404A의 기체 밀도가 커서 냉매 순환량이 증가하기 때문으로 판단된다. 한편 R-448A와 R-449A의 제빙량을 비교하면 외기온도나 믈 온도가 낮아 제빙량이 많으면 R-448A가, 외기 온도나 물 온도가 높으면 R-449A가 우수한 성능을 보인다. 일 평균 소비 전력량은 R-448A나 R-449A보다 R-404A에서 대략 10% 크게 나타났다. 한편 성적계수의 경우 R-448A와 R-449A는 거의 동일하고 R-404A의 값보다는 3.0% 크게 나타났다. 현재 R-448A, R-449A의 증발, 응축 열전달에 대한 데이터가 부족한 실정으로 향후 이 부분에 대한 기초 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 산업식품공학
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• 제13권4호
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• pp.308-313
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• 2009

국내 벼 건조기간의 기상조건에 적합한 열펌프를 설계, 제작하여 기본 성능을 측정하고, 건조온도 20-50${^{\circ}C}$ 범위에서 벼 건조실험을 통하여 건조특성 및 소요에너지를 분석하였다. 열펌프는 건압축 냉동 사이클에서 냉동효과는 173.8 kJ/kg이었으며, 냉매순환량은 49.6 kg/hr이었다. 따라서, 성능계수는 5.5로 표준냉동사이클에서 냉매 R-22의 성능계수 4.0에 비해 높은 값을 나타내었으며, 목표 건조공기의 온도 30${^{\circ}C}$ 및 상대습도 40%에 도달하는 시간은 6분 및 7분으로 만족할 만한 수준이었다. 건조온도와 곡온과의 온도차이는 건조온도 21.9${^{\circ}C}$에서는 약 1.5${^{\circ}C}$, 건조온도 48.7${^{\circ}C}$에서는 약 8.5${^{\circ}C}$로서, 건조실에서 상승한 곡온은 템퍼링실에서 충분한 냉각이 이루어지는 것으로 판단되었다. 건조온도 21.9, 30.7 38.8 및 48.7${^{\circ}C}$에서 건조속도는 0.29, 0.61, 0.85 및 1.25%/hr로 나타나 상용건조기와 유사한 수준이었다. 건조온도 21.9${^{\circ}C}$에서 소요에너지는 325 kJ/kg, 건조온도 30.7, 38.8 및 48.7${^{\circ}C}$에서는 667, 692 및 776 kJ/kg로 나타나 외기조건에 따라 건조소요에너지의 차이가 발생했지만, 화석연료를 사용하는 상용 화력건조기의 벼 건조소요에너지 4,000-5,000 kJ/kg에 비해 평균 86% 절감되는 것으로 나타났다.