새로운 CO₂ 오토 캐스케이드 열펌프 시스템의 성능특성 연구

윤상국

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자료유형: 학술저널

저자정보: 윤상국 (Korea Maritime and Ocean University)

저널정보: 한국마린엔지니어링학회 Journal of Advanced Marine Engineering and Technology (JAMET) 한국마린엔지니어링학회지 제41권 제3호

발행연도: 2017.3

수록면: 191 - 196 (6page)

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20세기에 대두된 HCFC나 CFC계의 냉매들의 환경에의 악영향을 극복하기 위하여 보다 환경 친화적인 이산화탄소와 같은 자연냉매에 대한 관심이 커지고 있다. 겨울철 대기의 열원을 이용하여 증발을 유도하는 이산화탄소 열펌프는 증발기의 온도가 높아 효율이 상대적으로 낮아지고, 130bar가 넘는 고압으로 인하여 열펌프 설비 부품들의 제작의 어려움이 따르게 된다. 본 연구는 보다 낮은 압력의 새로운 2단 팽창식 CO₂ 오토 캐스케이드 열펌프를 고안하여 이러한 단점들을 해소하고 보다 효율을 증가시키고자 하였다. 새로운 오토 캐스케이드 열펌프에 2단 팽창방식과 효과적인 냉각방식의 시스템 구성을 하여 혼합냉매인 CO₂ 와 R32를 적용하였다. 공정에 고압 70bar, 중간 팽창압은 25bar, 최종 저압은 10bar를 적용하여 해석한 결과, 현재의 오토 캐스케이드 열펌프 공정의 COP는 1.629이었으나, 개선된 중간 압력 25bar의 2단 팽창 오토 캐스케이드 공정은 2.332로 현재의 공정보다 43.15% 향상되었다. 또한 저압측 증발기의 온도도 -10℃ 이하가 되어 찬 외기에도 증발이 용이하게 발생되는 공정이 되었다. 본 공정이 향후 CO₂ 열펌프의 성능계수를 보다 향상시키고 고압에 따른 부품 문제들의 해소에 기여할 수 있는 공정으로 분석되었다.

#이산화탄소 #열펌프 #오토 캐스케이드 #2단 팽창 #성능계수 #Carbon dioxide #Heat pump #Auto-cascade #Two-stage expansion #Coefficient of performance

참고문헌 (10)

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G. Lorentzen, “Revival of carbon dioxide as a refrigerant,” International Journal of Refrigeration, vol. 17, no. 5, pp. 292?301, 1994. P. Neksa, “CO2 heat pump systems,” International Journal of Refrigeration, vol. 25, no. 4, pp. 421-427, 2002. H. Tian, Z. Yang, M. Li, and Y. Ma, “Research and application of CO2 refrigeration and heat pump cycle,” Science in China Series E: Technological Sciences, vol. 52, no. 6, pp. 1563-1575, 2009. T. Tsuruha, Y. Yamagami, and T. Matsubara, “Heat pump vending machine equipped with CO2 ejector refrigerating cycle,” FUJI Electric Review, vol. 61, no. 3, pp. 158-162, 2015. P. Domanski and M. McLinden, “A simplified cycle simulation model for the performance rating of refrigerants and refrigerant mixtures,” International Journal of Refrigeration, vol. 15, no. 2, pp. 81?88, 1992.

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윤상국

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