열교환기 내에서 상변화 중인 작동유체의 압력강하가 열전달 성능에 미치는 영향

Abstract

열교환기 내에서 상변화 중인 작동유체의 압력강하를 고려하지 않는 경우, 열교환을 하는 동안 작동유체의 온도는 유지되는 것으로 계산된다. 그러나 실제 경우 작동유체의 압력강하로 포화온도 강하가 발생하여 열전달 성능에 영향을 미친다. 본 연구는 열교환기 내에서 상변화 중인 작동유체의 압력강하가 열전달 성능에 미치는 영향을 열역학적 방법을 이용하여 분석하였다. 또한, 압력강하 예측을 위해 사용되는 상관식의 오차가 열전달 성능의 예측값에 미치는 오차를 분석하였다. 분석에 사용된 작동유체는 에어컨과 냉장고에 사용되는 R134a, R410A, R600a, R32, R1234yf를 고려하였다. 그 결과, 15kPa의 압력강하가 발생한 응축조건에서 열전달 성능은 1.89% 저하하였으며, 에어컨 및 냉장고 증발조건에서 각각 8.97%, 23.17%의 향상을 보였다. 작동유체에 따른 열전달 성능 비교에서 R600a가 가장 큰 성능변화를 보였으며, R32가 가장 작은 성능변화를 보였다. 20%의 상관식 오차가 열전달 성능의 예측값에 미치는 오차의 경우, 응축조건에서 0.39% 과다예측하였으며, 에어컨 및 냉장고 증발조건에서 각각 1.63%, 3.78% 과다예측하였다.