• 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.

• 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.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.376-381
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• 2012

Natural gas is converted in to LNG by chilling and liquefying the gas to the temperature of $-162^{\circ}C$, when liquefied, the volume of natural gas is reduced to 1/600th of its standard volume. This gives LNG the advantage in transportation. The pressure dorp of the cascade liquefaction cycle was investigated and simulated using HYSYS software. The simulation results showed that the pressure drop in the LNG heat exchanger is set to 50 kPa considering the increase in the compressor work of cryogenic cascade liquefaction cycle.

• 동력기계공학회지
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• 제17권4호
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• pp.58-63
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• 2013

This paper presents the new cascade liquefaction cycles using $CO_2-C_2H_6-N_2$ and $CO_2-N_2O-N_2$. The performance of the cascade liquefaction cycles with respect to temperature differences in the LNG heat exchangers is analyzed using HYSYS software and then compared the performance of these cycles with phillips optimized cascade liquefaction cycle. The coefficient of performance of the new liquefaction cycles considered in this study decreases with the temperature differences in the LNG heat exchangers, but the compressor work, expander work and heat capacity in the LNG heat exchanger increases, respectively. From the comparison of performance of three cycles, the cascade liquefaction cycles using $CO_2-C_2H_6-N_2$ showed the highest COP. And the cycles using $CO_2-C_2H_6-N_2$ and $CO_2-N_2O-N_2$ presented the second and third highest COP, respectively. In the view of performance, the optimized cascade liquefaction cycle using $C_3H_8-C_2H_4-C_1H_4$ yields much better COP. But, in the environment view, it is found that the cascade liquefaction cycle using $CO_2-C_2H_6-N_2$ shows favorable characteristics.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1123-1128
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• 2009

이 논문은 천연냉매를 사용하는 내부 열교환기 부착 캐스케이드 냉동시스템의 작동변수에 대한 기초 설계자료를 제공하기 위해서 본 사이클 성능 특성을 파악하고자 한다. 이 사이클은 R290, R1270, R600a 그리고 에탄과 같은 냉매를 사용하는 저온사이클과 이산화탄소를 사용하는 고온사이클로 구성된다. 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 고온측 사이클에는 R744 냉매를, 저온측 사이클에는 R600a를 적용할 경우 가장 높은 성적계수를 나타내었고, 내부 열교환기의 설치 위치에 대한 부분에 대해서는 고온측 사이클에만 내부 열교환기를 설치할 경우 캐스케이드 냉동시스템의 성적계수가 가장 높게 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권6호
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• pp.756-761
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• 2012

천연가스는 $-160^{\circ}C$까지 냉각 및 액화되어 액화천연가스(LNG)가 되고, 이때 LNG의 체적은 천연 가스의 1/600로 줄어든다. 이로 인해 LNG는 수송시에 이점이 있다. 본 연구에서는 천연가스 액화용 초저온 캐스케이드 냉동사이클의 LNG 열교환기내 냉매와 천연가스의 압력강하가 액화사이클에 미치는 영향을 파악한 후, LNG 열교환기 설계시 압력강하에 대한 기준안을 제시하고자 한다. 이를 위해 HYSYS를 이용하여 초저온 캐스케이드 액화사이클 내 LNG 열교환기의 압력강하에 대해서 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 초저온 액화사이클의 압축일량과 성능계수(COP)의 증가로부터, LNG 열교환기 내의 압력강하는 50 kPa정도를 기준 설계 압력강하로 설정할 수 있음을 알 수 있었다.

• 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.

• 설비공학논문집
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• 제25권10호
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• pp.548-554
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• 2013

A thermodynamic analysis of the R404A refrigeration system with an internal heat exchanger using R744 as a secondary refrigerant is presented in this paper to optimize the design for operating parameters of the system. The main results are summarized as follows: The COP increases with increasing subcooling and superheating degree of R404A, internal heat exchanger and compression efficiency of the R404A cycle and evaporating temperature of the R744 cycle and decreasing temperature difference of the cascade heat exchanger and condensing temperature of the R404A cycle. The mass flow ratio decreases with increasing evaporating temperature of the R744 cycle and internal heat exchanger efficiency of the R404A cycle and decreasing subcooling and superheating degree of the R744 cycle, temperature difference of the cascade heat exchanger and condensing temperature of the R404A cycle.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권8호
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• pp.1001-1008
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• 2011

본 논문은 내부 열교환기를 가지는 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 운전변수에 대한 최적의 설계를 위해서 냉동장치의 성능과 엑서지를 이론적으로 분석하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수로는 과열도와 과냉각도, 내부 열교환기와 압축기 효율, 증발 및 응축온도 등이다. 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 캐스케이드 증발온도가 증가할수록 R404A용 고온사이클의 COP는 증가하는 반면에, R744용 저온사이클의 COP는 감소한다. 따라서 이러한 이유로 전체 캐스케이드 냉동사이클의 COP는 거의 일정하다. 또한 캐스케이드 증발온도가 증가할수록 R404A용 응축기와 압축기의 엑서지 손실이 가장 큰 것을 알 수 있다. 따라서 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 COP 향상을 위해서는 R404용 응축기와 압축이의 엑서지 손실을 줄여야만 한다.

• 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.