• 한국기계기술학회지
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• 제13권1호
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• pp.73-79
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• 2011

In this paper, cycle performance analysis of cascade refrigeration system using alternative FREON refrigerants are presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooled and superheated degree, and evaporating and condensing temperature, temperature difference of cascade heat exchanger in cascade refrigeration system. The COP of cascade refrigeration system increases with the increasing subcooled degree, but there is no significant changes with the increasing superheated degree. The COP of cascade refrigeration system depends on evaporating and condensing temperatures of cascade heat exchanger. Therefore, subcooled degree, evaporating and condensing temperature of cascade heat exchanger using alternative FREON refrigerants have an effect on the COP of this system. In this paper, COP of cascade refrigeration system using R23 for low temperature system and R507A for high temperature system is higher 8 ~ 29 % than using R13 for low temperature system and R22 for high temperature system.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1427-1433
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• 2012

본 연구에서는 이원냉동시스템에서 사용되던 저온용 규제프레온냉매 R13 및 고온용 규제프레온냉매 R503의 대체냉매로서 프레온혼합냉매 및 친환경적 자연냉매를 사용하는 이원냉동시스템의 성능특성을 규명하고자 하였다. 이를 위해 일반적인 이원냉동시스템의 운전범위에서 과냉각도, 과열도, 응축온도, 증발온도, 캐스케이드 열교환기에서의 온도변화를 고려하였다. 고온시스템 및 저온시스템의 작동유체의 종류에 상관없이 이원냉동시스템의 COP는 캐스케이드의 온도영향을 받고 있으며, 또한 과냉각도가 증가할수록 COP는 높아지지만, 과열도의 영향은 크게 받지 않았다. 따라서 본 연구에서 고온용 시스템 및 저온용 시스템의 작동유체로 대체 프레온혼합냉매 및 자연냉매의 냉매조합 중에서 (R23/R290), (R23/R600), (R23/R600a), (R23/R717), (R744/R404A) 냉매를 사용하는 이원냉동시스템의 COP는 저온측에 R23, 고온측에 R22를 사용하는 시스템에 비해 20 ~ 36% 높게 나타났다.

• 동력기계공학회지
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• 제16권1호
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• pp.38-43
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• 2012

This paper describes an analysis on performance of R744-R404A cascade refrigeration system with internal heat exchanger to optimize the design for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooling and superheating degree, internal heat exchanger and compression efficiency, evaporating and condensing temperature in the R744 low- and R404A high-temperature cycle and temperature difference of cascade heat exchanger. The main results are summarized as follows : COP of cascade refrigeration system increases with the increasing of compression efficiency, but decreases with the increasing temperature difference of cascade heat exchanger. Also, the COP increases with the increasing of internal heat exchanger efficiency in high-temperature cycle, but decreases with that in low-temperature cycle. Therefore, internal heat exchanger efficiency, compressor efficiency and temperature difference of cascade heat exchanger on R744-R404A cascade refrigeration system have an effect on the COP of this system.

• 설비공학논문집
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• 제27권10호
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• pp.497-505
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• 2015

The evaporating temperature range required for the low temperature freezing system is from $-50^{\circ}C$ to $-30^{\circ}C$. Since it is difficult to keep the required capacity in a cabinet, it is advantageous to design the system using a cascade refrigeration system. Use of carbon dioxide and ammonia would be advantageous since ammonia is an environment-friendly working fluid and has a high capacity for performance improvement. To investigate the performance characteristics of the R744-R717 cascade refrigeration system, a theoretical model was developed and performance was analyzed according to cascade heat exchanger operating temperature. The optimal cascade R744 condensing temperature was $-5^{\circ}C$, and maximum COP was 1.13 when the temperature difference of the cascade heat exchanger was $5^{\circ}C$. In addition, the total system COP increased by 1.17 when the cascade temperature gap was $3^{\circ}C$ at the middle temperature of $-7.5^{\circ}C$.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.526-533
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• 2009

In this paper, cycle performance analysis of $CO_2-C_3H_8$ (R744-R290) cascade refrigeration system with internal heat exchanger is presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooling and superheating degree and gas cooling pressure and evaporating temperature in the propane (R290) low temperature cycle and the carbon dioxide (R744) high temperature cycle. The main results were summarized as follows : The COP of cascade refrigeration system of $CO_2-C_3H_8$ (R744-R290) increases with the increasing subcooling degree, but decreases with the increasing superheating degree. The COP of cascade refrigeration system increases with the increasing evaporating temperature, but decreases with the increasing gas cooling pressure. Therefore, superheating and subcooling degree, compressor efficiency, evaporating temperature and gas cooling pressure of $CO_2-C_3H_8$ (R744-R290) cascade refrigeration system have an effect on the COP of this system.

• 동력기계공학회지
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• 제11권4호
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• pp.50-55
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• 2007

Nowadays, demands on super low temperature condition for industrial and commercial uses are thriving. Considering of its wide application in the present and the future, study of the super-low temperature refrigeration system should be actively carried out. This study is aimed to investigate refrigeration capacity and coefficient of performance(COP) of the cascade refrigeration system, as well as to get the system which can reach evaporator temperature of $-70^{\circ}C$. For this purpose, R290 and R170 are charged in high stage and low stage respectively. Finally the characteristics of system using R290 and R170 will be proposed. Additionally, In this experiment, the flow rate of air flowing through the LS evaporator and the compressor inlet pressure were varied to investigate the refrigeration capacity and coefficient of performance characteristics.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1548-1554
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• 2013

본 논문은 R744-R410A용 이원 냉동시스템의 작동변수에 대한 기초 설계자료를 제공하고자 이원 냉동시스템의 성능 특성을 분석한 것이다. 이원 냉동시스템의 성능은 EES 프로그램을 이용하여 분석하였다. 작동변수로는 R410A용 고온사이클과 R744용 저온사이클의 압축기효율, 응축과 증발온도이다. 이원 냉동사이클의 응축온도가 감소할수록 이원 냉동사이클의 COP는 증가하며, 증발온도가 증가할수록 COP가 증가함을 알 수 있다. 또한, 이원 냉동사이클의 압축효율이 증가할수록 COP가 증가한다. 그러므로 압축효율, 증발온도, 응축온도 등의 인자들이 R410A와 R744용 이원 냉동사이클의 COP에 영향을 주는 것을 알 수 있다. 그리고 이 이원 냉동사이클은 각각의 변수들에서 최고 효율을 가지는 캐스케이드 증발온도가 존재함을 알 수 있다. 따라서 이러한 인자들을 고려하여 R410A와 R744용 이원 냉동사이클을 설계하는 것은 중요하다.

• 한국가스학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-7
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• 2010

본 논문은 암모니아-이산화탄소용 이원 냉동시스템의 작동변수에 대한 최적의 설계자료를 제공하고자 이원 냉동시스템의 사이클 성능을 분석하였다. 작동변수로는 암모니아용 고온사이클과 이산화탄소용 저온사이클내의 과냉각도와 과열도, 압축기효율, 응축과 증발온도이다. 이에 대한 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 이원 냉동사이클의 과냉도가 증가할수록 COP는 증가하는 반면 과열도가 증가할수록 COP는 감소하는 것을 알 수 있다. 이원 냉동사이클의 응축온도가 증가할수록 이원 냉동사이클의 COP는 증가하는 반면 증발온도가 증가할수록 COP가 감소함을 알 수 있다. 또한, 이원 냉동사이클의 압축효율이 증가할수록 COP가 증가한다. 따라서, 과열도, 과냉각도, 압축효율, 증발온도, 응축온도 등의 인자들이 R717과 R744용 이원 냉동사이클의 COP에 영향을 미친다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.2565-2571
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• 2009

본 논문은 시스템의 운전조건하에서 R717-R747용 이원냉동 사이클의 성능 분석에 대한 기초 설계자료를 제공하는 것이다. 본 논문에서 고려한 운전변수는 암모니아 고온사이클과 이산화탄소 저온사이클의 과냉각도, 과열도, 응축과 증발온도이다. 이원 냉동사이클의 성적계수는 과열도가 증가할수록 증가하는 반면, 과냉각도가 증가할수록 감소한다. 그리고, 이원 냉동사이클의 성적계수는 응축온도와 함께 증가하지만, 증발온도와는 반대로 감소한다. 따라서, 과열도, 과냉도, 응축과 증발온도는 본 시스템의 성적계수에 영향을 미치는 것을 알 수 있었고, 최대 성능계수와 최적의 증발온도에 대한 수학 방정식을 개발하기 위해 이러한 변수들을 포함시켜 다중 회귀분석을 통해 제안하였다.

• 설비공학논문집
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• 제27권2호
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• pp.81-86
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• 2015

Performance of freezing and refrigeration systems in supermarket, which utilized $CO_2$ as a refrigerant, was investigated by using the Pack Calculation II. The configuration of simulated systems was basic parallel refrigeration system, cascade system, and two-stage system. The $CO_2$ cascade system showed higher COP than basic parallel R404A system by 13% for MT and 62% for LT, respectively. Among the $CO_2$ cascade systems, R717(MT)-$CO_2$(LT) showed the highest performance. Open-type intercooler method showed higher performance than liquid injection for the two-stage $CO_2$ systems.