내부 열교환기 부착 CO₂-C₃H8용 캐스케이드 냉동시스템의 성능 특성

손창효 한국수소및신에너지학회 2009 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.20 No.6

In this paper, cycle performance analysis of CO₂-C₃H8(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 CO₂-C₃H8(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 CO₂-C₃H8(R744-R290) cascade refrigeration system have an effect on the COP of this system.

세관내 R-22와 R-410A의 응축 압력강하

손창효 한국수소및신에너지학회 2008 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.19 No.2

The condensation pressure drop for R-22 and R-410A flowing in a small diameter tube was investigated. The test section is a counterflow heat exchanger with refrigerant flowing in the inner tube and coolant flowing in the annulus. The test section consists of 1220 mm length with horizontal copper tube of 3.38 mm outer diameter and 1.77 mm inner diameter. The refrigerant mass fluxes ranged from 450 to 1050 kg/m2s and the average inlet and outlet qualities were 0.05 and 0.95, respectively. The main experimental results were summarized as follows : In the case of two-phase flow, the pressure drop increases with increasing mass flux and decreasing quality. The pressure drop of R-22 is slightly higher than that of R-410A for the same mass flux. Most of correlations proposed in the large diameter tube showed enormous deviations with experimental data.

히트펌프의 양방향 전자식 팽창밸브 개도 따른 냉방성능

손창효,이준혁,이상우,윤정인,문춘근 한국동력기계공학회 2019 동력시스템공학회지 Vol.23 No.5

히트펌프는 주로 암축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브로 구성되며 냉매의 흐름을 바꿔 단일장치로 냉각 및 난방이 가능하다. 팽창밸브는 주로 냉동기용으로 개발된 단방향 팽창밸브를 주로 사용하며 이에 따라 바이패스라인과 체크밸브가 필요하며 히트펌프의 성능 저하가 나타나게 된다. 그러므로 이 연구에서는 바이패스라인과 체크밸브가 필요없는 R-404A용 양방향 전자식 팽창밸브를 사용하여 팽창밸브의 개도율에 따라 히트펌프의 냉각성능을 분석하였다. 실험결과를 보면, 냉동기의 성능계수는 온도식 팽창밸브의 경우 3.633, 기존의 전자식 팽창밸브의 경우 3.795, 양방향 전자식 팽창밸브의 경우 3.851이 나왓으며 이는 온도식팽창밸브에 비하여 6.001%, 기존의 전자식 팽창밸브와 비교하여 1.476%의 성능향상을 보였다.

전자식 팽창밸브를 적용한 3RT급 히트펌프 시스템의 냉방 성능 특성

손창효,윤정인,최광환,하수정,전민주,박성현,이상봉 한국동력기계공학회 2017 동력시스템공학회지 Vol.21 No.6

히트펌프 시스템은 소량의 에너지를 이용하여 많은 에너지를 공급하는 고효율, 친환경적 장치이다. 하지만, 전자 팽창 밸브 및 히트펌프에 관한 많은 연구가 있지만, 각 영향에 대한 상세한 데이터 분석은 불충분하다. 이에 따라 본 논문에서는 압축기에 연결된 인버터의 주파수, 증발기로 유입되는 냉수의 입구 온도, 응축기로 유입되는 냉각수의 유입 온도에 따른 히트 펌프 시스템의 응축 압력, 증발 압력, 압축 일량, 질량 유량, 냉방 능력, 성능 계수에 대해서 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다 : (1)냉방 능력을 증가시키기 위해서는 인버터의 주파수와 증발기 측 냉수 입구 온도는 증가시키는 반면에 응축기 측 냉각수 입구 온도는 감소시켜야 할 것으로 판단된다. (2) COP를 증가시키기 위해서는 증발기 측 냉수 입구 온도를 증가시키고, 인버터의 주파수와 응축기 측 냉각수 입구 온도를 감소시키는 것이 좋을 것으로 판단된다.

Condensation Heat Transfer Characteristics of Hydrocarbon Refrigerants in Horizontal Tubes of 7.73 mm and 5.80 mm

손창효 한국수소및신에너지학회 2008 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.19 No.4

본 논문은 내경 7.73 mm와 5.80mm의 수평관내 프레온계 냉매 R-22와 탄화수소계 냉매 R-290과 600a의 응축 열전달 계수의 실험적 결과를 나타내었다. 실험장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등으로 구성된다. 응축 실험은 질량유속 35.5~210.4 kg/m2s이고, 응축온도 40℃인 조건에서 수행하였다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 탄화수소계 냉매 R-290과 R-600a의 평균 열전달 계수는 프레온계 냉매 R-22보다 높게 나타났으며, R-600a의 평균 열전달 계수가 모든 관경에 대해 가장 높게 나타났다. 실험결과와 종래의 상관식을 비교한 결과, 모든 관경과 냉매에 대해 Haraguchi 등의 상관식이 가장 좋은 일치를 보였다. 그 중에서 Cavallini-Zecchin의 상관식은 7.73 mm 관경의 실험데이터와, Dobson 등의 상관식은 내경 5.80 mm 관경의 데이터와 좋은 일치를 보였다.

세관내 R-22 and R-134a의 증발 유동양식과 열전달

손창효 한국수소및신에너지학회 2007 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.18 No.3

본 논문은 세관(ID<7 mm) 내 R-22와 R-134a의 증발 열전달과 유동양식에 대한 실험적 연구이다. R-22와 R-134a의 유동양식을 관찰하기 위해 내경 2와 8 mm의 파이렉스 튜브를 사용하였고, 열전달 계수는 내경 1.77, 3.36, 5.35 mm의 수평 평활동관에 대해서 측정하였다. 증발 유동양식에서 내경 2 mm의 환상류 영역이 내경 8 mm에 비해 저건도 영역에서 발생하는 것을 확인할 수 있었고, 내경 2 mm의 유동양식은 Mandhane의 선도와 많은 오차를 보였다. 세관(ID<7 mm) 내 증발 열전달 계수는 종래의 대구경관(ID>7 mm)에 비해 관직경에 대한 영향이 많이 나타나는 것을 알 수 있었다. 내경 1.77 mm의 열전달 계수는 내경 3.36 mm와 5.35 mm에 비해서 20내지 30% 정도 높은 것을 나타났다. 또한 종래의 열전달 상관식(Shah’s, Jung’s, Kandlikar’s and Oh-Katsuda’s correlation)과 비교한 결과, 실험데이터는 상관식과 많은 이탈 정도를 보였다. 따라서 실험데이타를 기초로 세관내 R-22와 R-134a에 적용할 수 있는 증발 열전달 상관식을 새로이 제안하였다.

내경 1.77 mm의 다중관식 가스냉각기내 CO2 전열 성능에 대한 실험적 연구

손창효 한국수소및신에너지학회 2008 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.19 No.5

The heat capacity and pressure drop of CO2 and coolant in a multi-tube type gas cooler were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a CO2 compressor, a mass flow meter, an evaporator and a multi-tube type gas cooler as a test section. The mass flowrate of CO2 and coolant were varied from 0.06 to 0.075 [kg/s], respectively and the cooling pressure of gas cooler were from 8 to 10 [MPa]. The heat capacity of CO2 in the test section is increased with the increment in mass flowrate of coolant, the cooling pressure and mass flowrate of CO2. The pressure drop of CO2 is decreased with the decrease in mass flowrate of coolant and CO2, but decreased with increase in cooling pressure of CO2. The heat capacity of CO2 per unit heat transfer area of gas cooler is greatly high. Therefore, in case of the application of CO2 at the multi-tube type gas cooler, it is expected to carry out the high-efficiency, high-performance and compactness of gas cooler.

세관 내 HCF계 대체냉매의 압력강하에 관한 연구 ( The Pressure Drop characteristics in Small Diameter Tubes Using HCFC Alternative Refrigerants )

손창효,이호림,정진호,최영석,오후규 대한기계학회 2000 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.- No.-

경사진 헬리컬 코일형 가스냉각기의 관형상에 따른 CO2냉각 열전달 특성

손창효,오후규 대한설비공학회 2007 설비공학 논문집 Vol.19 No.9

The cooling heat transfer coefficient of CO2 (R-744) for tube and coil diameter (CD), inclined angle of tube and coil pitch of inclined helical coil type copper tubes were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable- speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45 and 4.55mm inner diameter (ID). The refrigerant mass fluxes were varied from 200 to 800[kg/m2s] and the inlet pressures of gas cooler were 7.5 to 10.0[MPa]. The heat transfer coefficients of CO2 in inclined helical coil tube with 2.45mm ID are 5∼10.3% higher than those of 4.55mm ID. The heat transfer coefficients of 41.35mm CD are 8∼32.4% higher than those of 26.75mm CD. Comparison between 45° and 90° of coil angle, the heat transfer coefficients of 45° are higher than those of 90°. For coil pitch of gas cooler, the heat transfer coefficients of inclined helical coil gas cooler with coil pitch of 5 mm are similar to those of 10 and 15mm.

수평관내 이산화탄소의 증발 열전달과 압력강하

손창효 한국수소및신에너지학회 2007 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.18 No.2

The evaporation heat transfer coefficient and pressure drop of CO2(R-744) in a horizontal tube was investigated experimentally. The main components of the experimental apparatus are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and an evaporator(test section). The test section consists of a horizontal stainless steel tube of 4.57 mm inner diameter. The experiments were conducted at mass flux of 200~1000 kg/m2s, saturation temperature of 0~20℃, and heat flux of 10~40 kW/m2. The test results showed that the heat transfer coefficient of CO2 has a greater effect on nucleate boiling more than convective boiling. Mass flux of CO2 does not affect nucleate boiling too much. In comparison with test data and existing correlations, All of the existing correlations for the heat transfer coefficient underestimated the experimental data. However Jung et al.'s correlation showed a good agreement with the experimental data. The evaporation pressure drop of CO2 increases with increasing mass flux and decreasing saturation temperature. When comparison between the experimental pressure drop and existing correlations. Existing correlations failed to predict the evaporation pressure drop of CO2.