KR101623095B1 - Coolant Cycle System Having Advanced Thermal Conductivity - Google Patents

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Abstract

전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템이 개시된다. 본 발명의 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템은, 냉매 사이클 시스템에 있어서, 냉매가 순환되는 냉매 순환부; 및 상기 냉매가 열 교환하는 열교환기를 포함하되, 상기 냉매 순환부에서 상기 냉매는 맥동유동을 생성하여 상기 열교환기로 도입시키는 것을 특징으로 한다. A refrigerant cycle system with improved heat transfer performance is disclosed. A refrigerant cycle system having improved heat transfer performance of the present invention is a refrigerant cycle system comprising: a refrigerant circulation unit in which refrigerant is circulated; And a heat exchanger in which the refrigerant exchanges heat. In the refrigerant circulation unit, the refrigerant generates a pulsating flow and introduces it into the heat exchanger.

Description

전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템{Coolant Cycle System Having Advanced Thermal Conductivity}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a refrigerant cycle system having improved heat transfer performance,

본 발명은 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매의 맥동유동을 생성하여 열교환기로 도입시키는 것을 특징으로 하는 냉매 순환부를 포함하는 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerant cycle system having improved heat transfer performance, and more particularly, to a refrigerant cycle system including a refrigerant circulation unit that generates a pulsating flow of a refrigerant and introduces the refrigerant into a heat exchanger.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Natural gas is transported in a gaseous state through land or sea gas pipelines, or is transported to a remote location where it is stored in an LNG carrier in the form of liquefied natural gas (LNG). Liquefied natural gas is obtained by cooling the natural gas at a cryogenic temperature, and its volume is reduced to approximately 1/600 of that of the natural gas, making it very suitable for long distance transportation through the sea.

종래 사용되고 있는 천연가스의 액화방법은, 천연가스를 하나 이상의 열교환기 내부를 통과시켜 냉각함으로써 이루어지는 것이다. 미국특허 제 3,735,600 호 및 제 3,433,026 호 등에는 천연가스를 하나 내지 수 개의 열 교환기에 공급하여 액화하는 액화방법이 개시되어 있다.A conventionally used method of liquefying natural gas is to cool natural gas through at least one heat exchanger. U.S. Patent Nos. 3,735,600 and 3,433,026 disclose a liquefaction method in which natural gas is supplied to one or several heat exchangers to be liquefied.

작동 중에 있으면서도 가장 널리 보급된 액화공정 중의 하나가 'Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant Process(또는 C3/MR Process)'이다. C3/MR 공정에서 공급가스는 다단(multi-stage)의 프로판(C3) 줄-톰슨(Joule-Thomson, JT) 사이클에 의해 대략 238 K까지 예냉(pre-cooled)된다. 예냉된 공급가스는 열교환기에서 혼합 냉매(mixed refrigerant, MR)와의 열교환을 통해 123 K까지 액화(liquefied)되고 과냉(sub-cooled)된다. 이러한 C3/MR 공정의 경우에는 단일 냉매를 채용한 냉동 사이클과 혼합 냉매를 채용한 냉동 사이클을 사용하기 때문에 액화공정이 복잡하고 액화시스템의 운영이 어렵다는 단점이 있다.One of the most widely used liquefaction processes during operation is the Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant Process (or C3 / MR Process). In the C3 / MR process, the feed gas is pre-cooled to about 238 K by a multi-stage propane (C3) Joule-Thomson (JT) cycle. The precooled feed gas is liquefied and sub-cooled to 123 K through heat exchange with a mixed refrigerant (MR) in a heat exchanger. In the case of such a C3 / MR process, a refrigeration cycle employing a single refrigerant and a refrigeration cycle using a mixed refrigerant are used, so that the liquefaction process is complicated and the operation of the liquefaction system is difficult.

작동 중에 있는 다른 성공적인 액화공정 중의 하나는 'Conoco Phillips'에 의한 것으로서 캐스케이드 공정(Cascade process)에 기초하고 있다. 'Conoco Phillips'의 액화공정은 순수 냉매(pure-component refrigerant)인 메탄(C1), 에틸렌(C2), 및 프로판(C3)을 사용하는 3개의 줄-톰슨 사이클로 구성된다. 이러한 액화공정은 혼합 냉매를 사용하지 않기 때문에 액화공정의 작동에 있어 안전하고 단순하며 신뢰할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 3개의 사이클 각각에 개별적인 압축기, 열교환기 등이 필요하기 때문에 액화시스템의 규모가 커질 수밖에 없다는 단점이 있다.One of the other successful liquefaction processes in operation is by Conoco Phillips, which is based on the cascade process. Conoco Phillips's liquefaction process consists of three line-Thomson cycles using pure-component refrigerant, methane (C1), ethylene (C2), and propane (C3). This liquefaction process has the advantage of being safe, simple and reliable in the operation of the liquefaction process, since no mixed refrigerant is used. However, since each of the three cycles requires a separate compressor, a heat exchanger, and the like, the size of the liquefaction system is inevitably increased.

작동 중에 있는 또 다른 액화공정 중의 하나는 'Single Mixed Refrigerant Process(SMR 공정)'이다. SMR 공정에서 공급가스는 열교환 영역에서의 혼합 냉매와의 열교환을 통해 액화된다. 이를 위해 SMR 공정에서는 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 사용한다. 이러한 냉동 사이클에서는 혼합 냉매를 압축하고 예냉한 다음, 열교환 영역에서의 열교환을 통해 혼합 냉매를 응축한 후에 팽창시킨다. 팽창된 냉매는 다시 열교환 영역으로 유입되어 예냉된 혼합 냉매를 응축시키고 공급가스를 액화시킨다. 이러한 SMR 공정은 구조가 단순하여 시스템이 컴팩트하다는 장점이 있으나 액화공정의 효율이 좋지 않다는 단점이 있다.One of the other liquefaction processes in operation is the 'Single Mixed Refrigerant Process' (SMR process). In the SMR process, the feed gas is liquefied by heat exchange with the mixed refrigerant in the heat exchange zone. To do this, SMR processes use one closed loop refrigeration cycle with mixed refrigerant. In this refrigeration cycle, the mixed refrigerant is compressed and precooled, and then the mixed refrigerant is condensed and expanded through heat exchange in the heat exchange region. The expanded refrigerant then flows into the heat exchange zone to condense the precooled mixed refrigerant and liquefy the feed gas. This SMR process has a merit that the structure is simple and the system is compact, but the efficiency of the liquefaction process is not good.

도 1은 열교환 영역에서 열교환을 통해 혼합 냉매를 응축한 후에 저온 팽창 밸브를 통해 냉매를 팽창시키면서 열교환 영역으로 다시 유입시킬 때 시간에 따른 저온 팽창 밸브의 개도와 밸브 유량, 밸브 후단 압력 변화를 그래프에 도시한다.FIG. 1 is a graph showing changes in the opening of the low temperature expansion valve, the valve flow rate, and the pressure at the downstream end of the valve when the refrigerant is condensed through the heat exchange in the heat exchange region and then introduced into the heat exchange region while expanding the refrigerant through the low temperature expansion valve. Respectively.

도 1에 도시된 바와 같이, 시간의 경과에 무관하게 밸브의 개도와 밸브의 유량, 밸브 후단의 압력은 일정하게 유지되고, 저압 팽창 밸브를 거쳐 팽창된 냉매는 일정한 유량으로 열교환 영역으로 유입된다.As shown in FIG. 1, the opening of the valve, the flow rate of the valve, and the pressure at the rear end of the valve are kept constant regardless of the passage of time, and the refrigerant expanded through the low pressure expansion valve flows into the heat exchange region at a constant flow rate.

본 발명은 저압 팽창 밸브의 개도를 변화시킴으로써 냉매의 전열 성능을 향상시켜 액화공정을 원활히 이루어지도록 하고, 열교환기의 크기를 줄일 수 있는 냉매 사이클 시스템을 제공하고자 한다.   An object of the present invention is to provide a refrigerant cycle system which can improve the heat transfer performance of a refrigerant by changing the opening degree of a low-pressure expansion valve, smoothly perform a liquefaction process, and reduce the size of a heat exchanger.

본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매 사이클 시스템에 있어서,According to one aspect of the present invention, in a refrigerant cycle system,

냉매가 순환되는 냉매 순환부; 및A refrigerant circulation part in which the refrigerant is circulated; And

상기 냉매가 열 교환하는 열교환기를 포함하되,And a heat exchanger through which the refrigerant undergoes heat exchange,

상기 냉매 순환부에서 상기 냉매는 맥동유동을 생성하여 상기 열교환기로 도입시키는 것을 특징으로 하는 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템이 제공된다. The refrigerant circulation unit generates a pulsating flow and introduces the refrigerant into the heat exchanger. The refrigerant cycle system has improved heat transfer performance.

상기 냉매 순환부는 상기 냉매를 압축하는 압축부와, 상기 열교환기에 배치되어 압축된 상기 냉매가 지나며 열 교환하는 냉각 배관과, 상기 냉각 배관에 마련되는 저온 팽창 밸브를 포함하되, 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 조절하여 상기 냉매의 맥동유동을 생성할 수 있다.Wherein the refrigerant circulation unit includes a compression unit for compressing the refrigerant, a cooling pipe disposed in the heat exchanger for heat exchange with the compressed refrigerant, and a low temperature expansion valve provided in the cooling pipe, So that the pulsating flow of the refrigerant can be generated.

상기 냉매 순환부는 상기 저온 팽창 밸브의 후단에 마련되어 상기 냉매의 압력을 측정하는 압력 측정기를 더 포함할 수 있다.The refrigerant circulation unit may further include a pressure gauge disposed at a rear end of the low temperature expansion valve and measuring a pressure of the refrigerant.

상기 압력 측정기에서 측정된 상기 냉매의 압력이 상한에 도달하면 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 감소시키고, 상기 냉매의 압력이 하한에 도달하면 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 증가시켜 상기 냉매의 맥동유동을 생성할 수 있다.And a control unit for controlling the pressure of the refrigerant to be supplied to the compressor and the refrigerant pressure of the refrigerant when the pressure of the refrigerant measured by the pressure meter reaches the upper limit, can do.

상기 냉매 순환부는 상기 냉각 배관의 후단에 마련되어 상기 냉각 배관을 지나며 열 교환된 상기 냉매를 저장하여 상기 압축부로 도입시키는 석션 드럼을 더 포함할 수 있다.
The refrigerant circulation unit may further include a suction drum provided at a rear end of the cooling pipe to store the heat-exchanged refrigerant passing through the cooling pipe and introduce the refrigerant into the compression unit.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉매 순환 방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, in the refrigerant circulation method,

1) 냉매를 압축하여 열교환기에 도입하여 열 교환시키는 단계;1) compressing the refrigerant and introducing it into the heat exchanger to perform heat exchange;

2) 열 교환된 상기 냉매를 저압으로 팽창시키며 상기 열교환기로 도입시켜 열 교환시키는 단계; 및2) expanding the heat-exchanged refrigerant to a low pressure and introducing the refrigerant into the heat exchanger to perform heat exchange; And

3) 열 교환된 상기 냉매를 열교환기에서 배출시켜 상기 단계 1)로 순환시키는 단계를 포함하되, 3) discharging the heat-exchanged refrigerant from the heat exchanger and circulating the refrigerant to the step 1)

상기 단계 2)에서 상기 냉매는 맥동유동을 생성하여 상기 열교환기로 도입시키는 것을 특징으로 하는 전열 성능이 향상된 냉매 순환 방법이 제공된다. Wherein the refrigerant in the step 2) generates a pulsating flow and introduces the refrigerant into the heat exchanger.

상기 단계 2)에서, 상기 열 교환된 상기 냉매를 저압으로 팽창시키며 상기 열교환기로 도입시키는 배관에는 저압 팽창 밸브가 마련되되, 상기 저압 팽창 밸브 후단에서 상기 냉매의 압력을 측정하여 상기 냉매의 압력이 상한에 도달하면 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 감소시키고, 상기 냉매의 압력이 하한에 도달하면 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 증가시켜 상기 냉매의 맥동유동을 생성할 수 있다. Pressure expansion valve is provided in a pipe for expanding the heat-exchanged refrigerant to the heat exchanger and introducing the heat-exchanged refrigerant into the heat exchanger, wherein the pressure of the refrigerant is measured at a rear end of the low-pressure expansion valve, The opening degree of the low temperature expansion valve is reduced, and when the pressure of the refrigerant reaches the lower limit, the opening degree of the low temperature expansion valve is increased to generate the pulsating flow of the refrigerant.

본 발명의 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템은 냉매 순환부에서 밸브 후단 압력에 따라 저온 팽창 밸브의 개도를 조절하여 냉매의 맥동유동을 생성하여 열교환기로 도입시킴으로써 냉매의 전열 성능을 향상시킬 수 있다. The refrigerant cycle system having improved heat transfer performance of the present invention can improve the heat transfer performance of the refrigerant by regulating the opening degree of the low temperature expansion valve according to the valve rear end pressure in the refrigerant circulation unit to generate the pulsating flow of the refrigerant and introducing it into the heat exchanger.

도 1은 종래의 액화공정의 열교환기에서 저온 팽창 밸브를 통해 냉매를 팽창시키면서 열교환 영역으로 다시 유입시킬 때 시간에 따른 저온 팽창 밸브의 개도와 밸브 유량, 밸브 후단 압력 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 실시예에 따른 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템에서 시간에 따른 밸브 후단 압력과, 밸브 개도 및 밸브 유량의 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the opening of a low temperature expansion valve, the valve flow rate, and the pressure at a downstream end of a valve according to a time when the refrigerant is inflowed into the heat exchange region through the low temperature expansion valve in the heat exchanger of the conventional liquefaction process.
2 schematically shows a refrigerant cycle system with improved heat transfer performance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing changes in valve back pressure, valve opening, and valve flow rate with time in the refrigerant cycle system with improved heat transfer performance according to the present embodiment.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템을 개략적으로 도시하며, 도 3은 본 실시예에서 시간에 따른 밸브 후단 압력, 밸브 개도 및 밸브 유량의 변화를 그래프로 도시한다. FIG. 2 is a schematic view of a refrigerant cycle system with improved heat transfer performance according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a graph showing changes in valve back pressure, valve opening, and valve flow rate with time in the present embodiment .

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템은, 냉매 사이클 시스템에 있어서, 냉매가 순환되는 냉매 순환부(100)와, 냉매가 열 교환하는 열교환기(200)를 포함하되, 냉매 순환부(100)에서 냉매는 맥동유동을 생성하여 열교환기(200)로 도입시킨다.As shown in FIG. 2, the refrigerant cycle system with improved heat transfer performance according to an embodiment of the present invention includes a refrigerant circulation unit 100 through which refrigerant is circulated, a heat exchanger (200). In the refrigerant circulation unit (100), the refrigerant generates a pulsating flow and introduces it into the heat exchanger (200).

본 실시예에서 냉매 사이클 시스템으로 냉각되는 대상물은 천연가스일 수 있으며, 천연가스는 열교환기(200)에서 냉매에 의해 액화됨으로써 LNG가 생성된다. In this embodiment, the object to be cooled by the refrigerant cycle system may be natural gas, and the natural gas is liquefied by the refrigerant in the heat exchanger 200 to generate LNG.

본 실시예의 냉매 순환부(100)는 냉매를 압축하는 압축부(110)와, 열교환기(200)에 배치되어 압축된 냉매가 지나며 열 교환하는 냉각 배관(120)과, 냉각 배관(120)에 마련되는 저온 팽창 밸브(130)를 포함하되, 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 조절하여 냉매의 맥동유동을 생성할 수 있다.The refrigerant circulation unit 100 of the present embodiment includes a compression unit 110 for compressing a refrigerant, a cooling pipe 120 disposed in the heat exchanger 200 for heat exchange with the compressed refrigerant, And the opening degree of the low temperature expansion valve 130 may be adjusted to generate a pulsating flow of the refrigerant.

압축부(110)는 통상의 컴프레서(compressor)와 같은 압축 수단(111, 112), 냉각 수단, 세퍼레이터(separator)와 같은 혼합 냉매의 분리 수단(113, 115), 펌프(114, 116) 등을 포함할 수 있다. 압축부(110)는 냉매의 냉각이 효과적으로 이루어질 수 있도록, 이와 같은 압축 수단(111, 112), 냉각 수단, 분리 수단(113, 115), 펌프(114, 116) 등이 도 2에 도시된 것과 같이 다단으로 연결된 형태로 이루어질 수 있다. The compression unit 110 compresses and separates mixed refrigerant such as compressing means 111 and 112 such as a conventional compressor, cooling means and separator 113 and 115, pumps 114 and 116, . The compression unit 110 is provided with the compression means 111 and 112, the cooling means, the separation means 113 and 115 and the pumps 114 and 116 so that the cooling of the refrigerant can be effectively performed. Can be made in a multi-tiered fashion.

압축부(110)를 거쳐 냉각된 냉매는 냉각 배관(120)을 통해 열교환기(200)로 도입된다. 열교환기(200)에서 천연가스와 1차적으로 열 교환된 냉매는 냉각 배관(120)을 따라 열교환기(200) 외부로 배출되고, 냉각 배관(120)에 마련된 저온 팽창 밸브(130)를 통해 팽창되면서 냉각된다. 팽창으로 냉각된 냉매는 냉각 배관(120)을 따라 열교환기(200)로 다시 도입되어 천연가스와 열 교환함으로써 LNG를 생성시킨다.The refrigerant cooled through the compression unit 110 is introduced into the heat exchanger 200 through the cooling pipe 120. The refrigerant heat-exchanged with the natural gas in the heat exchanger 200 is discharged to the outside of the heat exchanger 200 along the cooling piping 120 and expanded through the low temperature expansion valve 130 provided in the cooling piping 120 And cooled. The refrigerant cooled by the expansion is introduced back into the heat exchanger 200 along the cooling line 120 to generate LNG by heat exchange with the natural gas.

이때 본 실시예는 저온 팽창 밸브(130)의 개도 조절을 통해 냉매의 맥동유동을 생성함으로써 냉매의 전열성능을 향상시켜, 효과적으로 천연가스의 액화공정이 이루어지도록 하는 것이다. At this time, in this embodiment, the pulsating flow of the refrigerant is generated by adjusting the opening degree of the low temperature expansion valve 130, thereby improving the heat transfer performance of the refrigerant, thereby effectively performing the liquefaction process of the natural gas.

맥동(surging)이란 유체의 유량 변화에 따라 관로나 수조 등의 압력과 수위가 주기적인 변동을 지속하는 현상을 말하는데, 본 실시예는 저온 팽창 밸브(130)의 개도 조절을 통해 냉매의 의도적인 맥동유동을 형성시켜 냉매 사이클 시스템의 전열성능 향상을 도모한다.The surging refers to a phenomenon in which the pressure and the water level of the pipe or water tank periodically fluctuate according to the change in the flow rate of the fluid. In the present embodiment, the opening degree of the low temperature expansion valve 130 is controlled, Thereby improving the heat transfer performance of the refrigerant cycle system.

이를 위해 냉매 순환부(100)는 저온 팽창 밸브(130)의 후단에 마련되어 냉매의 압력을 측정하는 압력 측정기(140)를 더 포함할 수 있다.The refrigerant circulation unit 100 may further include a pressure measuring unit 140 provided at a rear end of the low temperature expansion valve 130 to measure the pressure of the refrigerant.

본 실시예에서는, 압력 측정기(140)에서 측정된 냉매의 압력이 상한에 도달하면 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 감소시키고, 냉매의 압력이 하한에 도달하면 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 증가시켜 냉매의 맥동유동을 생성할 수 있다.In this embodiment, when the pressure of the refrigerant measured by the pressure gauge 140 reaches the upper limit, the opening degree of the low temperature expansion valve 130 is decreased. When the pressure of the refrigerant reaches the lower limit, So that the pulsating flow of the refrigerant can be generated.

도 3에 도시된 바와 같이, 압력 측정기(140)에서 측정된 저온 팽창 밸브(130) 후단의 냉매의 압력을 기준으로 밸브의 개도를 조절한다. 즉 압력 측정기(140)에서 측정된 냉매의 압력이 상한에 도달하면 밸브의 개도를 낮게 하여 열교환기(200)로 유입되는 냉매의 유량을 낮추고, 냉매의 유량이 하한에 도달하면 다시 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 높여 열교환기(200)로 도입되는 냉매의 유량을 높임으로써, 열교환기(200)의 냉각 배관(120)을 통과하는 냉매의 맥동유동을 유도한다. As shown in FIG. 3, the opening degree of the valve is adjusted based on the pressure of the refrigerant at the downstream end of the low temperature expansion valve 130 measured by the pressure gauge 140. That is, when the pressure of the refrigerant measured by the pressure gauge 140 reaches the upper limit, the opening degree of the valve is lowered to lower the flow rate of the refrigerant flowing into the heat exchanger 200. When the flow rate of the refrigerant reaches the lower limit, 130 to increase the flow rate of the refrigerant introduced into the heat exchanger 200 to thereby induce the pulsating flow of the refrigerant passing through the cooling pipe 120 of the heat exchanger 200.

본 실시예는 압력 측정기(140)에서 측정된 저온 팽창 밸브(130) 후단의 냉매 압력에 따라 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 조절하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The present embodiment may further include a controller (not shown) that adjusts the opening degree of the low temperature expansion valve 130 according to the refrigerant pressure at the downstream end of the low temperature expansion valve 130 measured by the pressure gauge 140.

냉매 순환부(100)는 냉각 배관(120)의 후단에 마련되어 냉각 배관(120)을 지나며 열 교환된 냉매를 저장하여 압축부(110)로 도입시키는 석션 드럼(150)을 더 포함할 수 있다. The refrigerant circulation unit 100 may further include a suction drum 150 provided at a rear end of the cooling pipe 120 and passing through the cooling pipe 120 to store heat-exchanged refrigerant and introduce the refrigerant into the compression unit 110.

맥동유동을 생성시킨 냉매가 그대로 압축부(110)로 도입될 경우 기기손상을 초래할 우려가 있으므로, 냉각 배관(120)을 통과한 냉매는 석션 드럼(150)을 거쳐 압축부(110)로 도입시킬 수 있다.
The refrigerant that has passed through the cooling pipe 120 may be introduced into the compression unit 110 through the suction drum 150 because the refrigerant that generated the pulsating flow may directly be introduced into the compression unit 110, .

본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉매 순환 방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, in the refrigerant circulation method,

1) 냉매를 압축하여 열교환기(200)에 도입하여 열 교환시키는 단계;1) compressing the refrigerant and introducing it into the heat exchanger 200 to perform heat exchange;

2) 열 교환된 냉매를 저압으로 팽창시키며 열교환기(200)로 도입시켜 열 교환시키는 단계; 및2) expanding the heat exchanged refrigerant to a low pressure and introducing the refrigerant into the heat exchanger 200 to perform heat exchange; And

3) 열 교환된 냉매를 열교환기(200)에서 배출시켜 단계 1)로 순환시키는 단계를 포함하되, 3) discharging the heat-exchanged refrigerant from the heat exchanger 200 and circulating it to step 1)

단계 2)에서 냉매는 맥동유동을 생성하여 열교환기(200)로 도입시키는 것을 특징으로 하는 전열 성능이 향상된 냉매 순환 방법이 제공된다. And the refrigerant in the step 2) generates a pulsating flow and introduces the pulsating flow into the heat exchanger (200).

전술한 단계 2)에서, 열 교환된 냉매를 저압으로 팽창시키며 열교환기(200)로 도입시키는 배관에는 저압 팽창 밸브가 마련되되, 저압 팽창 밸브 후단에서 냉매의 압력을 측정하여 냉매의 압력이 상한에 도달하면 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 감소시키고, 냉매의 압력이 하한에 도달하면 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 증가시켜 냉매의 맥동유동을 생성할 수 있다.
In the step 2) described above, a low-pressure expansion valve is provided in the pipe for expanding the heat-exchanged refrigerant to a low pressure and introduced into the heat exchanger 200. The pressure of the refrigerant is measured at the downstream end of the low- The opening degree of the low temperature expansion valve 130 is reduced. When the pressure of the refrigerant reaches the lower limit, the opening degree of the low temperature expansion valve 130 is increased to generate the pulsating flow of the refrigerant.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예의 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템은 냉매 순환부(100)에서 밸브 후단 압력을 측정하여 이에 따라 저온 팽창 밸브(130)의 개도를 조절하여 냉매의 맥동유동을 생성하여 열교환기(200)로 도입시킨다. 냉매의 정상유동에 비해 맥동유동 시에 전열 성능이 높으므로, 밸브의 개도 조절을 통해 맥동유동을 생성하여 열교환기(200)로 도입시킴으로써 전열성능을 높일 수 있다.As described above, in the refrigerant cycle system having improved heat transfer performance of the present embodiment, the pressure of the downstream end of the valve is measured by the refrigerant circulation unit 100, thereby adjusting the opening degree of the low temperature expansion valve 130 to generate a pulsating flow of the refrigerant And introduced into the heat exchanger 200. Since the heat transfer performance is high during the pulsating flow compared with the steady flow of the refrigerant, the pulsating flow is generated by controlling the opening degree of the valve and introduced into the heat exchanger 200, thereby improving the heat transfer performance.

이를 통해 본 실시예의 냉매 사이클 시스템이 적용되는 천연가스의 액화공정을 원활히 이루어지도록 할 수 있으며, 나아가 액화공정에 필요한 열교환기(200)의 크기를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
Accordingly, the liquefaction process of the natural gas to which the refrigerant cycle system of the present embodiment is applied can be smoothly performed, and the size of the heat exchanger 200 required for the liquefaction process can be reduced.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100: 냉매 순환부
110: 압축부
111, 112: 압축 수단
113, 115: 분리 수단
114, 116: 펌프
120: 냉각 배관
130: 저온 팽창 밸브
140: 압력 측정기
150: 석션 드럼
200: 열교환기100: Refrigerant circulation part
110:
111, 112: compression means
113, 115: separation means
114, 116: pump
120: Cooling piping
130: low temperature expansion valve
140: Pressure gauge
150: Suction drum
200: heat exchanger

Claims (7)

냉매 사이클 시스템에 있어서,
냉매가 순환하는 냉매 순환부;
상기 냉매가 열 교환하는 열교환기;
상기 열교환기에 배치되어 압축된 상기 냉매가 지나며 열 교환하는 냉각 배관;
상기 냉각 배관에 마련되는 저온 팽창 밸브; 및
상기 저온 팽창 밸브 후단에 마련되어 상기 냉매의 압력을 측정하는 압력 측정기;를 포함하여,
상기 저온 팽창 밸브를 통과하며 팽창 및 냉각된 냉매는 상기 열교환기로 재도입되고,
상기 팽창 및 냉각되어 상기 열교환기로 재도입되는 냉매는 상기 저온 팽창 밸브의 개도 조절에 의해 맥동유동을 생성하여 도입시키되,
상기 냉매의 맥동유동을 생성하는 저온 팽창 밸브는,
상기 압력 측정기에서 측정한 압력을 기준으로 주기적으로 개도를 변화시켜 상기 냉매의 맥동유동을 생성함으로써 상기 열교환기의 전열 성능을 향상시키는, 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템.In a refrigerant cycle system,
A refrigerant circulation part through which the refrigerant circulates;
A heat exchanger in which the refrigerant undergoes heat exchange;
A cooling pipe disposed in the heat exchanger and performing heat exchange through the compressed refrigerant;
A low temperature expansion valve provided in the cooling pipe; And
And a pressure measuring unit provided at a downstream end of the low temperature expansion valve for measuring a pressure of the refrigerant,
The refrigerant that has passed through the low temperature expansion valve and has expanded and cooled is reintroduced into the heat exchanger,
The refrigerant that is expanded and cooled and reintroduced into the heat exchanger generates and introduces a pulsating flow by adjusting the opening degree of the low temperature expansion valve,
The low temperature expansion valve, which generates a pulsating flow of the refrigerant,
Wherein the heat transfer performance of the heat exchanger is improved by changing the opening degree periodically based on the pressure measured by the pressure gauge to generate a pulsating flow of the refrigerant. 제 1항에 있어서,
상기 냉매 순환부는,
상기 냉매를 압축하는 압축부;를 포함하는, 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템.The method according to claim 1,
The refrigerant circulation unit includes:
And a compression unit that compresses the refrigerant. 제 2항에 있어서,
상기 압축부는,
상기 냉매를 압축하는 압축 수단;
상기 압축된 냉매를 냉각시키는 냉각 수단; 및
상기 압축 및 냉각된 냉매를 기액분리하는 분리 수단;을 포함하는, 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템. 3. The method of claim 2,
Wherein the compression unit comprises:
Compression means for compressing the refrigerant;
A cooling means for cooling the compressed refrigerant; And
And separating means for separating the compressed and cooled refrigerant by gas-liquid separation. 제 1항에 있어서,
상기 압력 측정기에서 측정된 상기 냉매의 압력이 상한에 도달하면 상기 저온팽창 밸브의 개도를 감소시키고,
상기 냉매의 압력이 하한에 도달하면 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 증가시켜 상기 냉매의 맥동유동을 생성하는 것을 특징으로 하는, 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템.The method according to claim 1,
When the pressure of the refrigerant measured by the pressure gauge reaches the upper limit, the opening degree of the low temperature expansion valve is decreased,
Wherein when the pressure of the refrigerant reaches a lower limit, the opening degree of the low temperature expansion valve is increased to generate a pulsating flow of the refrigerant. 제 2항에 있어서,
상기 냉매 순환부는,
상기 냉각 배관의 후단에 마련되어 상기 냉각 배관을 지나며 열 교환된 상기 냉매를 저장하여 상기 압축부로 도입시키는 석션 드럼;을 더 포함하여,
상기 맥동유동을 생성시킨 냉매가 상기 석션 드럼을 거쳐 압축부로 도입됨으로써 완충되고,
상기 압축부는 상기 석션 드럼에서 맥동유동이 완충된 냉매를 공급받아 압축시키는, 전열 성능이 향상된 냉매 사이클 시스템. 3. The method of claim 2,
The refrigerant circulation unit includes:
And a suction drum disposed at a rear end of the cooling pipe to store the heat-exchanged refrigerant passing through the cooling pipe and introduce the refrigerant into the compression unit,
The refrigerant having generated the ripple flow is introduced into the compression section via the suction drum,
Wherein the compression unit receives and compresses the refrigerant buffered by the ripple flow in the suction drum. 냉매 순환 방법에 있어서,
1) 냉매를 압축하여 열교환기에 도입하여 열 교환시키는 단계;
2) 열 교환된 상기 냉매를 저압으로 팽창시키며 상기 열교환기로 재도입시켜 열 교환시키는 단계; 및
3) 열 교환된 상기 냉매를 열교환기에서 배출시켜 상기 단계 1)로 순환시키는 단계를 포함하되,
상기 단계 2)에서는, 상기 열교환기로 도입시켜 열 교환된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기로 재도입시키는 저온 팽창 밸브 후단에서 측정한 압력을 기준으로, 상기 저온 팽창 밸브를 주기적으로 개도 변화시켜 맥동유동을 형성하면서 상기 냉매를 열교환기로 재도입시키는 것을 특징으로 하여 상기 열교환기의 전열 성능을 향상시키는, 전열 성능이 향상된 냉매 순환 방법.In the refrigerant circulation method,
1) compressing the refrigerant and introducing it into the heat exchanger to perform heat exchange;
2) expanding the heat exchanged refrigerant to a low pressure and re-introducing the refrigerant into the heat exchanger to perform heat exchange; And
3) discharging the heat-exchanged refrigerant from the heat exchanger and circulating the refrigerant to the step 1)
In the step (2), the refrigerant introduced into the heat exchanger is expanded to expand the refrigerant, and the refrigerant is re-introduced into the heat exchanger. The refrigerant is periodically opened to change the opening degree of the low temperature expansion valve And the refrigerant is reintroduced into the heat exchanger, so that the heat transfer performance of the heat exchanger is improved, and the heat transfer performance is improved. 제 6항에 있어서,
상기 저온 팽창 밸브 후단에서 상기 냉매의 압력을 측정하여,
상기 냉매의 압력이 상한에 도달하면 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 감소시키고, 상기 냉매의 압력이 하한에 도달하면 상기 저온 팽창 밸브의 개도를 증가시켜 상기 냉매의 맥동유동을 생성하는 것을 특징으로 하는, 전열 성능이 향상된 냉매 순환 방법. The method according to claim 6,
The pressure of the refrigerant is measured at the downstream end of the low temperature expansion valve,
Wherein when the pressure of the refrigerant reaches the upper limit, the opening degree of the low temperature expansion valve is decreased, and when the pressure of the refrigerant reaches the lower limit, the opening degree of the low temperature expansion valve is increased to generate the pulsating flow of the refrigerant. A refrigerant circulation method with improved heat transfer performance.
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