Heat pumps transfer heat by circulating a substance called a refrigerant through a cycle of evaporation and condensation. But Heat pumps system by only using heat-source is not efficient. Because the mean temperature of North Korean winter season is low, economy of air heat-source heat pump descend. This paper is practiced the simulation on evaluation criteria for Heat pump heating and cooling systems to Rolling Stock. Efficiency of the heat pump in order improving from certainly the development of the technique will be able to prevent a freezing actual condition must proceed. As a result, Below $-10^{\circ}C$ used heating and cooling systems of heat pump format even in cold winter season and is serviceable confirmed with heat source supply circle of the Rolling Stock.
The plate heat exchanger(PHE) in heat pump has two flow streams of the refrigerant and water. The flow direction of the refrigerant, unlike that of water, can be changed by a 4-way valve depending on operating condition. Therefore the flow arrangement is a parallel flow for heating and a counter flow for cooling, respectively. In this study, the effects of the flow direction of the water on the heat transfer rate are investigated experimentally. The experiments are carried out for brazed plate heat exchangers under a parallel and counter flow conditions in evaporation and condensation. The experimental parameters in this study include the mass flux of the refrigerant 410A from 3 to $14\;kg/m^2s$ and the flow patterns for the pressure of PHE fixed at 0.97 and 2.46 MPa. The results show that both the heat transfer rate and frictional pressure drop across the PHE increase with the mass flux. The heat transfer rate of the refrigerant 410A for evaporation show great sensitivity to flow direction of the water. The heat transfer rate for evaporation with a counter flow are 5-30% higher than that with a parallel flow.
Falling film heat transfer has been widely used in many applications in which heat and mass transfer occur simultaneously, such as evaporative coolers, cooling towers, absorption chillers, etc. In such cases, it is desirable that the falling film spreads widely on the surface forming thin liquid film to enlarge contact surface and to reduce the thermal resistance across the film and/or the flow resistance to the vapor stream over the film. In this work, the surface is treated to have thin porous layer on the surface. With this treatment, the liquid can be spread widely on the surface by the capillary force resulting from the porous structure. In addition to this, the liquid can be held within the porous structure to improve surface wettedness regardless of the surface inclination. The experiment on the evaporative cooling of an inclined surface has been conducted to verify the effectiveness of the surface treatment. It is measured that the evaporative heat transfer increases about $50\%$ by the porous layer treatment as compared with that from orignal bare surfaces.
최근 국내에 많이 보급되고 있는 이류체 포그 냉방시스템의 효율적인 제어알고리즘을 개발하기 위하여 다양한 조건의 분무사이클을 설정하여 토마토재배 온실에서 냉방실험을 실시하였다. 냉방효과는 평균 $1.2{\sim}4.0^{\circ}C$를 보였고, 냉방효율은 평균 8.2~32.9%로 나타났다. 분무간격에 따른 실험에서 90초 분무사이클의 냉방효율이 가장 높았고, 대체로 분무시간이 길수록, 정지시간이 짧을수록 냉방효율이 높게 나타났다. 이류체 포그시스템의 분무량이 증가할수록 냉방효율이 높아지는 경향을 찾을 수 있었다. 그러나 분무량을 증가시키더라도 내부공기가 포화상태에 가까워지면 더 이상 증발이 일어나지 않으므로 내부공기가 포화상태에 도달하기 전까지 분무량을 증대시키는 방법으로 냉방효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 냉방효율이 증가함에 따라 실내공기의 포차는 감소하였고 실내외 절대습도 차이는 증가하는 경향을 보였다. 포그의 증발량이 증가할수록 실내와 실외의 절대습도 차이는 커지고, 이에 따라 환기에 의한 수증기 배출이 잘 되어 다시 증발효율을 상승시키므로 냉방효율이 높아지는 순환구조를 갖게 되는 것으로 판단된다. 분무시간과 정지시간에 따른 실내공기의 포차변화를 회귀분석한 결과 $10g{\cdot}kg^{-1}$의 포차 변화에 필요한 분무시간은 120초, 정지시간은 60초로 나타났다. 그러나 온도의 진동폭을 줄이고 냉방효율을 높이기 위해서는 포차의 변동범위를 $5g{\cdot}kg^{-1}$으로 설정하여 60초 분무, 30초 정지가 더 적당할 것으로 판단된다. 이류체 포그시스템의 제어방식을 컴퓨터 제어시스템과 현재 보급되고 있는 간편제어시스템으로 분류하여 제어알고리즘을 유도하였다. 자연환기 온실에서 간편 제어시스템을 사용한다면 분무사이클을 60초 on, 30초 off로 설정하고 온도하한은 30~$30{\sim}32^{\circ}C$, 습도상한은 85~90%로 설정할 것을 제안한다.
본 연구에서는 금속타겟을 이용한 반응성 스퍼터링법을 이용하여 PZT 박막 증착후 냉각시 산소분압에 따른 박막의 상형성 거동 및 전기적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 냉각시 산소분압의 감소에 따라 박막 표면의 휘발에 기인하여 표면거칠기는 증가하였고 입성장은 거의 일어나지 않았다. 산소분압이 증가할수록 각형비가 보다 우수한 hysteresis 특성을 얻을 수 있었고 산소분압이 감소함에 따라 remanent polarization과 retained polarization이 감소하였으며, 항전계의 감소가 관찰되었다. 산소분압에 따른 유전율-전압 특성 측정에서 산소분입이 감소함에 따라 internal bias field의 증가가 관찰되었으며, 유전율도 조금씩 감소하였다. Field accelerated retention 시험결과 냉각시 산소분압이 감소함에 따라 nonswitched polarization의 증가가 관찰되었고 bias time이 증가함에 따라 nonswitched polarization이 감소하였다.
포그냉방시스템의 냉방효과는 온실 내부의 상대습도, 공기유동과 밀접한 관계가 있다. 냉방설계용 VETH선도에서 냉발효율은 환기회수의 증가와 그에 상응하는 분무수량의 증가로 인하여 개선될 수 있다. 시간제어방식을 이용한 무차광 실험온실에서 분당 환기회수가 평균 0.77회, 분무수량이 2,009g 일 때 온실 내부의 기온이 31$^{\circ}C$로 외부기온과 거의 같게 나타났으며, 이 때의 증발효율은 82%이다. 분당 환기회수가 평균 0.26회, 분무수량이 1.256g인 경우 무냉방 온실의 기온과 비슷한 37.1$^{\circ}C$였다. 차광율 70%인 실험온실의 분당 환기환수가 평균 2.59회, 분무수량이 2,009g 일 때, 내부의 상대습도는 증가하나 기온은 하강하지 못했다. 그러나 분당 환기회수가 평균 2.33회, 분무수량이 2,009g인 경우 내부의 기온이 31.4$^{\circ}C$로 이 때 온실의 유입구 풍속은 최고 1.9m.s$^{-1}$였다. 시간제어의 경우 일정간격으로 일정한 수량을 분무하기 때문에 분무입자가 모두 증발하지 못하고 온실 내부에 누적되어 온실 내부의 상대습도를 증가시켜 냉방효율을 감소 시키는 원인이 되고 차광망이 온실내부의 공기흐름을 차단하여 증발효율을 감소시키는 것으로 나타났다. 포그냉방시스템의 냉방효율을 높이기 위해서는 온실 내부의 상대습도에 의한 제어방식과 내부 공기의 순환에 대한 연구가 필요하다.
물의 증발에 따른 냉각 효과를 이용하는 증발냉각방식은 기존 증기 압축식 방식에 비하여 냉방에 소요되는 에너지를 현저히 감소시킬 수 있고 CFC 냉매를 사용하지 않아 친환경적이다. 본 연구에서는 습채널의 물 퍼짐성이 개선된 플라스틱/종이 재질로 크기 $300mm{\times}300mm{\times}300mm$, 채널 핏치 $5mm{\times}5mm$, $5mm{\times}7mm$, $7mm{\times}7mm$의 직교류 간접증발소자를 제작하고 간접증발효율 및 압력 손실을 측정하였다. 간접증발효율은 채널 핏치가 가장 작은 $5mm{\times}5mm$ 소자의 가장 크게 나타났다. 이는 작은 $5mm{\times}5mm$ 소자의 전열 면적이 가장 크기 때문이다. 또한 간접증발소자 설치로 인해 절약되는 에너지도 $5mm{\times}5mm$ 소자에서 가장 크게 나타났다. 한편 습채널의 압력 손실은 건채널의 값보다 크게 나타났다. 이론 해석 모델은 간접증발효율과 압력손실을 과소 예측하였다.
The optimal design of two stage evaporation & absorption system which is related to the large temperature difference system was investigated numerically in the absorption refrigeration system. The concentrations at inlet & oulet of absorber are 62.9% and 56.9%, but in two stage absorption system the values are 62.2% and 56.2%. Therefore strong solution & weak solution became diluted than the standard value. The amount of weak solution circulation can be reduced in absorption refrigeration system, and the sensible heat load is more reduced to enhance the COP of system. As UAR is increased, COP becomes larger, and this means the role of top section is more important than bottom section in two stage evaporation & absorption system. But the increase of COP becomes slower at 0.7 of UAR ratio. The performance of Type2 is higher than Type1 in COP with the flow direction of cooling waters. This phenomena is due to the active absorption of vapor -absorption & lower temp. cooling water is more effective. The pressure at bottom section becomes higher & that at top section becomes lower and therefore the circulation rate can be diminished more.
The optimal design of two stage evaporation & absorption system which is related to the large temperature difference system was investigated numerically in the absorption refrigeration system. The concentrations at inlet & oulet of absorber are 62.9% and 56.9%, but in two stage absorption system the values are 62.2% and 56.2%. Therefore strong solution & weak solution became diluted than the standard value. The amount of weak solution circulation can be reduced in absorption refrigeration system, and the sensible heat load is more reduced to enhance the COP of system. As UAR is increased, COP becomes larger, and this means the role of top section is more important than bottom section in two stage evaporation & absorption system. But the increase of COP becomes slower at 0.7 of UAR ratio. The performance of Type2 is higher than Type1 in COP with the flow direction of cooling waters. This phenomena is due to the active absorption of vapor -absorption & lower temp. cooling water is more effective. The pressure at bottom section becomes higher & that at top section becomes lower and therefore the circulation rate can be diminished more.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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