모세관 길이가 가정용 친환경 냉장고 성능에 미치는 영향

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14460(2022) 이 기사 인용

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가정용 난방 및 냉방 시스템은 종종 모세관 장치를 사용합니다. 나선형 모세관을 사용하면 시스템에 경량 냉동 장치가 필요하지 않습니다. 모세관 압력은 길이, 평균 직경 및 피치와 같은 모세관 기하학적 매개변수에 의해 눈에 띄게 영향을 받습니다. 이 논문은 모세관 길이가 시스템 성능에 미치는 영향에 관한 것입니다. 세 개의 별도 길이 모세관이 실험에 사용되었습니다. R152a에 대한 데이터는 다양한 길이의 영향을 평가하기 위해 다양한 조건에서 연구되었습니다. 최대 COP는 증발기 온도 −12°C 및 모세관 길이 3.65m에서 얻어집니다. 그 결과 모세관 길이가 3.35m와 3.96m에 비해 3.65m로 개선되면 시스템 성능이 향상되는 것으로 나타났다. 결과적으로 모세관 길이가 일정량까지 늘어나면 시스템의 성능이 향상됩니다. 실험 결과를 전산유체역학(CFD) 분석 결과와 비교했습니다.

냉장고는 단열된 구획으로 구성된 냉각 기기이고, 냉동 시스템은 단열된 구획에서 냉각 효과를 생성하는 시스템입니다. 냉동은 공간이나 물질에서 열을 제거하고 그 열을 다른 공간으로 전달하는 과정으로 정의됩니다. 공간이나 물질. 요즘 냉장고는 주변 온도에서 품질이 저하되는 식품을 보관하는 데 광범위하게 사용됩니다. 온도가 낮은 냉장고에서는 박테리아 성장 및 기타 과정으로 인한 부패가 훨씬 더 느려집니다. 냉매는 냉동공정에서 열흡수제나 냉각제로 사용되는 작동유체이다. 냉매는 낮은 온도와 압력에서 증발하여 열을 모았다가 더 높은 온도와 압력에서 응축되어 방출됩니다. 냉장실에서 열이 빠져나가면서 해당 지역은 냉각되는 것처럼 보입니다. 냉동 과정은 압축기, 응축기, 모세관 및 증발기를 포함하는 시스템에서 이루어집니다. 본 연구에 사용된 냉동설비는 냉장고이다. 냉장고는 전 세계적으로 널리 사용되고 있으며, 이 장비는 가정의 필수품이 되었습니다. 현대 냉장고의 성능은 상당히 효율적이지만, 시스템을 개선하기 위한 연구가 아직 진행 중이다. R134a의 주요 단점 중 하나는 독성이 없는 것으로 알려져 있지만 지구 온난화 지수(GWP)가 매우 높다는 것입니다. 가정용 냉장고에 사용되는 R134a는 유엔기후변화협약 교토의정서에 포함되었습니다1,2. 그러나 결과적으로 R134a 사용을 크게 줄여야 합니다3. 생태학적, 재정적, 건강적 문제 중에서 지구 온난화가 낮은 냉매를 찾는 것이 중요합니다4. 여러 연구를 통해 R152a가 생태학적으로 지속 가능한 냉매라는 것이 입증되었습니다. Mohanraj 등5은 가정용 냉장고에 R152a와 탄화수소 냉매를 사용하는 이론적 타당성을 조사했습니다. 탄화수소는 독립형 냉매로서 비효율적인 것으로 밝혀졌습니다. R152a는 단계적으로 폐지되는 냉매보다 에너지 효율적이고 환경 친화적입니다. Bolaji et al.6. 증기 압축 냉장고에서 친환경 HFC 냉매 3종의 성능을 비교하였습니다. 그들은 R152a가 증기 압축 시스템에 사용될 수 있고 R134a를 대체할 수 있다는 결론에 도달했습니다. R32는 압력이 높고 성능계수(COP)가 낮다는 단점이 있습니다. Bolaji 등7은 주거용 냉장고에서 R134a의 대체품으로 R152a 및 R32를 테스트했습니다. 연구에 따르면 R152a는 R134a보다 평균 COP가 4.7% 더 높습니다. R152a 및 R134a는 Cabello 등이 밀폐형 압축기를 갖춘 냉동 공장에서 테스트했습니다. 8. R152a는 Bolaji et al.9에 의해 냉동 시스템에서 테스트되었습니다. 그들은 R152a가 이전 R134a보다 톤당 냉동 전력이 10.6% 낮아 에너지 효율이 가장 높다는 결론을 내렸습니다. R152a에서는 더 높은 용량의 냉동 용량과 COP가 입증되었습니다. Chavhan et al.10은 R134a와 R152a의 성능을 분석했습니다. 조사된 두 가지 냉매에 대한 연구에서 R152a가 가장 에너지 효율적인 것으로 나타났습니다. R152a는 R134a보다 COP가 3.769% 더 높으며 즉시 대체품으로 사용할 수 있습니다. Bolaji 등11은 지구 온난화 지수가 낮기 때문에 냉동 시스템에서 R134a의 대안으로 다양한 저 GWP 냉매를 연구한 바 있습니다. 평가된 냉매 중 가장 높은 에너지 성능은 R152a로, R134a보다 냉동기 1톤당 전기를 30.5% 적게 사용했습니다. 저자에 따르면 R161을 대체품으로 사용하려면 먼저 완전히 재설계해야 합니다. 많은 연구자들은 낮은 GWP 냉매를 사용하여 시스템의 성능을 향상시키고 곧 출시될 냉동 시스템의 대체 대체 냉매인 R134a와 혼합하기 위해 가정용 냉장고에서 다양한 실험 작업을 수행했습니다12,13,14,15,16,17,18,19,20 ,21,22,23. Baskaran 등은 여러 가지 친환경 냉매의 성능과 R134a와의 조합을 다양한 테스트에서 유망한 대체 대체품으로 조사했습니다. 증기 압축 냉동 시스템. Tiwari et al.36은 다양한 냉매 및 튜브 직경을 갖는 모세관의 성능을 비교하기 위해 실험 및 CFD 분석을 사용했습니다. 분석은 ANSYS CFX 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다. 최고의 나선형 코일 디자인을 권장합니다. Punia 등16은 모세관 길이, 직경 및 코일 직경이 나선형 코일 튜브를 통한 LPG 냉매 질량 유량에 미치는 영향을 조사했습니다. 연구 결과에 따르면 모세관 길이 범위를 4.5~2.5m로 조정하면 질량 유량이 평균 25% 증가했습니다. Söylemez et al.16은 세 가지 다른 난류(점성) 모델을 사용하여 가정용 냉장고(DR)의 신선 식품 칸에 대한 CFD 해석을 수행하여 신선 식품 칸의 냉각 시간 속도뿐만 아니라 공기 및 온도에 대한 통찰력을 얻었습니다. 적재 시 구획 내부의 온도 분포. 개발된 CFD 모델의 예측은 FFC 내부의 기류 및 온도장을 생생하게 보여줍니다.