Cycle simulation of the air-conditioner was carried out using a number of candidate alternatives to R22;R32/R125/R134a(30/10/60, by mass percent), R32/R125/R134a(10/70/20), R32/R134a(25/75), R32/R134a(30/70), R32/R125(60/40), R290(propane) and R134a. In this study, we considered only the basic parts of the air-conditioner such as the compressor, the evaporator, the condenser and the capillary tube, for the purpose of analysis. The performance characteristics of alternatives considered here were examined by comparing with the case using R22 at the constant volumetric flow rate condition. The results of our analysis revealed that the use of refrigerant mixtures, R32/R134a(30/70) and R32/R125/R134a(30/10/60), was appropriate for the alternatives to R22 in view of the cooling capacity and the COP. For the case of using R134a and R290, the COP was observed to increase under the same volumetric flow rate condition, but the cooling capacity was substantially decreased. Therefore the use of R134a and R290 should be accompanied with increasing considerably the size of compressor in order to maintain the same cooling capacity of R22.
본 논문은 가정용 냉방기에 널리 사용되고 있는 HCFC22를 대체할 수 있는 혼합냉매의 개발 및 이들의 성능 연구에 관한 것이다. 현재까지 HCFC22를 대체할 수 있는 순수냉매가 없으므로, 혼합냉매 개발에 본 연구의 초점이 맞추어졌고, 이를 위해 가정용 냉방기를 모사 하는 컴퓨터 프로그램이 개발되었다. 연구에서 개발된 혼합냉매를 구성하는 순수냉매들은 다음과 같다: R32, R124, R125, R134, R134a, R143a, R152a. 컴퓨터 모사 결과들은 다음의 혼합냉매들에 대해서 발표되었다: R32/R134a, R32/R152a, R32/R134, R32/R124, R143a/R134a, R143a/R152a, R143a/R124, R125/R134a, R125/R152a, R125/R124, R32/R152a/R134a, R32/R152a/R134, R32/R152a/R124. 가장 좋은 에너지 효율을 보인 것은 삼원 혼합냉매인 R32/R152a/R124로서, HCFC22에 비해 이것의 성적 계수는 13.7% 높고 냉동 능력은 23% 낮은 것으로 판명되었다. 한편 이원 혼합냉매 중 가장 성능이 좋은 것은 R32/R124로서 이것의 성적 계수는 HCFC22에 비해 13.4% 높고 냉동 체적 용량은 9.6% 낮은 것으로 판명되었다.
본 연구에서는 상용 냉동 공조기기에서 사용하고 있는 휜-관 열교환기에서 R22와 이의 대체냉매로 채용하고 있는 R134a 압력강하와 열전달 특성에 대해 실험적으로 연구하였다. 실험은 입구온도 $60^{\circ}C$, 질량유량 $150,\;200,\;250\;kg/m^{2}s$의 범위에 대해 수행하였다. 이때 공기의 유입조건은 전구온도 $35^{\circ}C$, 상대습도 40%, 공기유속은 $0.68{\sim}1.6m/s$이다. 실험 결과 응축기 출구의 과냉도를 $5^{\circ}C$로 유지한 경우 Rl34a의 필요공기유속은 R22보다 5.9%작게 나타났으며, R134a의 압력강하는 R22보다 $18.1{\sim}20.4%$의 범위 내에서 크게 나타났다.
In this study, 14 refrigerant mixtures composed of R32, R125, R134a, R143a, R152a, and R1270(Propylene) were tested in a breadboard heat pump in an attempt to replace R22 used in most of the residential air conditioners and heat pumps. The heat pump was of 1 ton capacity and water was employed as the secondary heat transfer fluids. All tests were conducted under ARI test A condition. Ternary mixtures composed of R32, R125, and R134a were shown to have 4∼5% higher COP and capacity than R22 and hence they seem to be very promising candidates to replace R22. On the other hand, ternary mixtures containing R125, R134a, and R152a have lower COP and capacity than R22. R32/R134a binary mixtures show a 7% increase in COP and have the similar capacity to that of R22 and hence they are also good candidates to replace R22. Special care must be exercised when a suction line heat exchanger is used with these mixtures in air conditioners. Finally, the compressor discharge temperatures of all mixtures tested were lower than those of R22 by 15.g∼34.7t, which indicates that these mixtures would offer better system reliability and longer life time than R22.
Thermodynamic properties of alternatives for R12 and R22 were estimated and performances of refrigerating cycle using these refrigerants were compared. In this study, we adopt R134a, R22/R142b, R22/R152a, R22/R152a/R124 as alternatives for R12 and R32/R134a for R22. Thermodynamic properties of these refrigerants were estimated using modified CSD equation of state. Cycle simulations of the refrigerating system considering heat source were carried out in order to compare the performance of the system. R134a shows relatively lower COP than R12 but very similar VCR. R22/R142b(50/50 mass fraction), R22/R152a(10/90), R22/R152a/R124(30/25/45) are good for the substitutes of R12 and R32/R134a(30/70) is appropriate for that of R22 in view of COP and VCR.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제20권3호
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pp.91-100
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1996
Experimental results for forced convection condensation of non-azeotropic refrigerant mixtures inside a horizontal smooth tube are presented. The mixtures of R-22+R-134a and pure refrigerants R-22 and R-134a are used as the test fluids and a double pipe heat exchanger of 7.5mm ID and 4800mm long inside tube is used. The range of parameters are 100-300kg/h of mass flow rate, 0-1.0 of quality, and 0, 33, 50, 67, and 100 weight percent of R-22 mass fraction in the mixtures. The heat flux, vapor pressure, vapor temperature and tube wall temperature were measured. Using the data, the local and average heat transfer coefficients for the condensation have been obtained. In the same given experimental conditions, the liquid heat transfer coefficients for NARMs were considerally lower than that of the pure refrigerant of R-22 and R-134a. Local heat transfer characteristics for NARMs were different from pure refrigerant R-22 and R-134a. In some regions, local heat transfer coefficients for NARMs were increased in the following order ; Bottom$\rightarrow$Top$\rightarrow$Side. The condensation heat transfer coefficients for NARMs increased with mass velocity, heat flux, and quality, but were considerably lower than that of pure refigerant R-22 and R-134a.
Thermodynamic performance of eight zeotropic R-22 alternative refrigerant mixtures selected by AREP(R-22 Alternative Refrigerants Evaluation Program) and R-32/R-125/R-134a(23%/25%/52%), namely R-407C were evaluated by the "drop-in" simulation method. An existing air conditioner was selected and its design data were used for the simulation. "ARI Test A" air conditions were applied. The degree of vapor superheat at the compressor inlet fixed at $5^{\circ}C$ for all the mixtures. The results of the simulation were compared with those of R-22. COPs of all mixtures except for R-32/R-227ea(35%/65%) and R-32/R-125/R-134a(10%/70%/20%), were higher than that of R-22 by 2%~8%, while the capacities were all lower than that of R-22 by 13%~27%. COP of R-32/R-134a(40%/60%) was 2.4% higher but the capacity was 15% lower than those of R-22. In the case of R-32/R-134a(30%/70%), COP and capacity were 5.5% higher and 15% lower than those of R-22, respectively. Among the ternary mixtures, R-407C and R-32/R-125/R-134a(30%/10%/60%) showed the best performance. COP of R-407C was 2.4% higher than those of R-22 but the capacity was 15% lower.
In this study, external condensation heat transfer coefficients (HTCs) were measured on a horizontal smooth tube at the saturated vapor temperature of $30^{\circ}C,\;39{\circ}C,\;and\;50^{\circ}C$ for R22, R410A, R407C, and R134a with the wall subcooling of $3\~8^{\circ}C$. The HTCs of all refrigerants are the highest at $30^{\circ}C,\;39{\circ}C,\;and\;50^{\circ}C$ in order. This trend is due to its excellent thermodynamic properties of the liquid phase. The measured data of HTCs were compared with the calculated ones by Nusselt's equation for a smooth tube. Measured HTCs of R22, R134a, R410A are $4.2\~7.5\%$ higher than prediction respectively while those of R407C are $15.6\~28.9\%$ lower than the prediction.
In this study, a performance comparison of scroll compressor for various refrigerants(CFC-12, HCFC-22 and HFC-134a) has been numerically carried out. The thermodynamic properties have been calculated by using the recent experimental equations and the performance has been investigated qualitatively at the same geometric specifications and operating conditions of scroll compressor. The results are as follows; HFC-134a has the highest compression ratio of 5.40. The mass flow rate of HCFC-22, which affects the cooling capacity of refrigerant system, is higher than that of other refrigerants. HFC-134a has the highest adiabatic efficiency in comparison with CFC-12 and HCFC-22.
Evaporating heat transfer coefficients of R-22 and R-134a were measured in smooth horizontal copper tubes with inner diameters of 1.77, 3.36 and 5.35mm, respectively. The experiments were conducted in a closed loop, which was driven by a magnetic gear pump. Experiments were performed for the following range of variables: mass velocity (200 to 400 kg/$m^2$.s), saturation temperature($0^{circ}C,; 5^{\circ}C$) and quality(0 to 1.0). Main results obtained are as follows: evaporating heat transfer coefficients in the small diameter tubes (ID<7mm) were observed to be strongly affected by various diameters and to differ from those in the large diameter tubers. The heat transfer coefficients of the small diameter tubes were higher than those of the large diameter tubs. And it was very difficult to apply some well-known previous predictions (Shah`s, Gungor-Winterton`s and Kandlikar`s correlation) to small diameter tubes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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