과도 상태에서 R-600a와 R-134a의 증기 응축 특성에 관한 실험적 연구 = Experimental Investigation of Refrigerant Vapor Condensation During a Transient tate

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent research on refrigeration systems indicate that in some instances refrigerant enters the capillary tube in a sub-cooled state, but the refrigerant remains in the two-phase state rather than in liquid phase only. This phenomenon is referred to as non-equilibrium state deviating from thermodynamic equilibrium. Previous studies confirms the non-equilibrium state of refrigerants. Majority of these experiments were done with R-600a as the working fluid. To understand the non-equilibrium phenomenon of R-600a, it is necessary to not only study its effects on the system but also its refrigerant properties. Therefore, comparison of phase change between R-600a and other refrigerants is essential. In the current study, experiments were conducted to investigate the process of phase change in refrigerants through processes such as condensation by inducing sudden pressure change and subsequently obtaining the pressure change curve that reaches the equilibrium state by condensation. Through comparison the rate of condensation of the refrigerants in stationary condition during the phase change process, the difference in characteristic between R-600a and R-134a was investigated.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 기-액의 2상의 냉매 R-600a와 R-134a의 응축과정을 실험적으로 조사하였다. 이를 위해, 공압 실린더를 이용하여 냉매 기상을 단열압축 함으로써 응축현상을 구현하였다. 또한 두 냉매의 환산압력이 0.111로 동일한 조건에서 건도 0.1/0.2/0.4/0.8 경우로 나누어서 실험을 수행하여 단위시간당 응축률을 비교하였다. 그 결과는 다음과 같다.
모든 실험조건에서 R-600a의 단위시간당 응축률이 R-134a의 응축률 변화보다 빠른 것을 확인하였다. 건도가 가장 높은 0.8의 경우에서 응축속도가 가장 민감하게 변하는 것을 확인할 수 있었다.
압축과정동안 발생한 두 냉매의 응축현상은 압축 후 0.2초 동안 가장 두드러진 차이를 보였다. R-600a의 응축속도는 일정하게 유지되다가 증가하는 반면, R-134a는 소폭 감소한 후 급격하게 증가하는 양상을 보였다.
압축과정 후, 주위와의 열전달을 통해 발생하는 응축률 변화는 두 냉매의 차이는 거의 나지 않음을 확인하였다. 또한 압력이 감소하는 것은 상변화가 아닌 열전달로 인한 온도변화의 영향이 더 크다.
본 연구에서 냉매의 압력 변화를 모두 포화상태로 가정했지만, 실제 현상은 내부에서 국부적으로 과포화상태인 온도 분포가 존재할 수 있다. 이 현상을 알기 위해서는 추가적으로 각 위치에서의 과도 분석이 필요하다. 또한 환산압력이 0.111인 경우만 단위시간당 응축률 변화를 확인하였으므로 넓은 실험 범위에서의 추가적인 실험이 필요하다.

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