KR20190100886A - 냉동공조 실험장치 - Google Patents

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KR20190100886A
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Abstract

본 발명은 냉매의 종류에 따라 다른 압축기를 사용하지 않고 간단한 냉매의 교체만으로 다양한 종류의 냉매의 응축 성능을 실험할 수 있는 냉동공조 실험장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 냉동공조 실험장치는, 냉매 순환동력인 증발기 탱크 및 상기 증발기 탱크에 구비되며 냉매를 증발시키기 위한 증발기 히터와, 상기 증발기 탱크와 연결되고, 시험부 입구에서의 냉매 조건을 조절하기 위한 보조 열교환부, 시험하고자 하는 조건의 실험을 진행하기 위하여 상기 보조 열교환부와 연결되는 시험부, 상기 시험부에서 배출되는 냉매를 완전히 응축시켜 액 상태로 만드는 응축부 및 상기 응축부에서 액응축된 냉매를 저장하고, 저장된 냉매를 상기 증발기 탱크로 순환되게 배출하는 액체 냉매 탱크를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 액체 냉매 탱크와 증발기 탱크 사이에는 스트레이너, 액체 펌프, 상기 냉매 탱크로의 피드백 경로를 더 구비하는 냉매유량 조절밸브, 필터드라이어, 체크밸브가 순서대로 연결되며, 이러한 구성에 따른 냉동공조 실험장치에서 순환되는 냉매양은 상기 냉매유량 조절밸브를 통하여 조절된다.

Description

냉동공조 실험장치{Refrigeration and air conditioning experiment equipment}
본 발명은 냉동공조 실험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매의 종류에 따라 다른 압축기를 사용하지 않고 간단한 냉매의 교체만으로 다양한 종류의 냉매의 응축 성능을 실험할 수 있는 냉동공조 실험장치에 관한 것이다.
냉동공조 실험장치는 냉동공조 산업 전반에 사용되는 열교환기, 압축기 등 다양한 설비들을 선정하는데에 있어 중요한 지표를 제공함으로써 다양한 냉매와 열교환기에 대한 실험 데이터를 용이하게 수집하고 분석하는 것이 중요하다.
이러한 냉동공조 실험장치로 콤팩트한 구성과 컴퓨터 프로그램으로 작동하는 공기조화실험장치(등록특허 10-0854130호, 선행특허)가 제안된 바 있다. 상기 선행특허는 컴퓨터 프로그램에 의하여 소정의 조건을 입력하여 실험 등을 할 수 있게 구성되며, 공랭식 열교환기, 가열기, 압축기 등 다양한 장비들로 이루어져 있다.
이때, 상기 선행특허에 따른 냉동공조 실험장치는 최초 설계 및 제작 단계에서 설정된 열교환기의 종류와 개수가 특정됨에 따라, 그에 필요한 냉매에 상응하는 압축기가 선택되어 장착되고 있다.
이에 따라 실험장치에 적용 가능한 냉매의 종류가 한정되며 최초 설계 및 제작 단계에서 설정된 냉매와 다른 종류의 냉매의 성능 실험을 위하여서는 해당 냉매에 적용 가능한 압축기로의 교체가 절대적으로 불가피한 문제가 있다. 즉 실험하고자 하는 냉매종류가 극히 한정적인 문제가 있었던 것이고, 냉매 종류에 따라 압축기를 교체해야 하는 번거로운 점이 존재한바, 이는 효율적인 냉매 성능 실험을 방해하는 원인이라 할 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉매 종류에 따른 압축기를 교체 사용할 필요없이 냉매 교체만으로 여러 종류의 냉매에 대한 응축성능을 실험할 수 있는 냉동공조 실험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시험하고자 하는 열교환기의 교체가 용이하도록 하여 냉매 종류와 열교환기 종류에 상관없이 다양한 종류의 냉매와 열교환기의 응축성능 실험을 진행할 수 있는 냉동공조 실험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 설비 용량의 조절이 가능하며, 실험자가 원하는 실험 조건을 용이하게 조성할 수 있는 냉동공조 실험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열 교환량에 따라 실험 종류를 구분하여 실시할 수 있는 냉동공조 실험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 냉매와 열교환기에 대한 실험데이터의 수집과 분석이 용이한 냉동공조 실험장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매 순환동력인 증발기 탱크 및 상기 증발기 탱크에 구비되며 냉매를 증발시키기 위한 증발기 히터; 상기 증발기 탱크와 연결되고, 시험부 입구에서의 냉매 조건을 조절하기 위한 보조 열교환부; 시험하고자 하는 조건의 실험을 진행하기 위하여 상기 보조 열교환부와 연결되는 시험부; 상기 시험부에서 배출되는 냉매를 완전히 응축시켜 액 상태로 만드는 응축부; 및 상기 응축부에서 액응축된 냉매를 저장하고, 저장된 냉매를 상기 증발기 탱크로 순환되게 배출하는 액체 냉매 탱크를 포함하고, 상기 액체 냉매 탱크와 증발기 탱크 사이에는 스트레이너, 액체 펌프, 상기 냉매 탱크로의 피드백 경로를 더 구비하는 냉매유량 조절밸브, 필터드라이어, 체크밸브가 순서대로 연결되며, 순환되는 냉매량은 상기 냉매유량 조절밸브를 통하여 조절되는 것을 특징으로 하는 냉동공조 실험장치.
상기 증발기 탱크와 보조 열교환부 사이, 상기 응축부와 액체 냉매 탱크 사이에는 레귤레이터 및 역배압밸브가 더 설치되고, 상기 레귤레이터 및 역배압 밸브는 상기 증발기 히터를 통해 증발된 냉매의 압력을 조절한다.
상기 시험부 입구에서의 냉매의 건도는 상기 보조 열교환부의 열교환량 조절에 의하여 조절된다.
상기 증발기 탱크와 액체 냉매 탱크에서의 수위 조절은 상기 액체 펌프와 냉매 유량 조절밸브에 의하여 조절된다.
상기 증발기 히터에 의하여 증발되는 냉매의 양과 액체 펌프에서의 냉매 송출량은 동일하다.
상기 증발기 탱크 내의 냉매를 가열하기 위하여 상기 증발기 히터로 소정 유량의 물을 공급하는 제1순환장치가 연결되고, 상기 유량은 상기 증발기 탱크와 제1순환장치 사이에 연결되는 유량 조절밸브와 유량계에 의해 조절된다.
상기 보조 열교환부에는 상기 시험부의 입구에서의 냉매 조건을 설정하기 위하여 미리 정해진 열량만큼의 열 교환량을 수행하는 제2순환장치가 연결되고, 상기 열 교환량은 상기 제2순환장치에 연결되는 유량조절밸브와 유량계에 의해 조절된다.
상기 시험부의 열교환량을 조절하는 제3순환장치 및 상기 응축부의 열교환량을 조절하는 제4순환장치가 구성되고, 상기 열교환량은 상기 제3순환장치 및 제4순환장치에 각각 연결되는 유량조절밸브와 유량계에 의해 조절된다.
상기 보조 열교환부의 열교환량에 따라 냉매 완전 응축실험과 냉매 부분 응축실험이 진행되고, 상기 냉매 완전 응축실험은 상기 보조 열교환부의 열교환량이 상기 시험부의 입구에서의 냉매 건도가 1.0에 가깝도록 다음 [수학식 1]에 의해 산정되고, 상기 산정된 열교환량은 [수학식 2]에 의해 열교환 되며, 상기 냉매 유지 응축실험은 상기 보조 열교환부의 열교환량이 [수학식 3]에 의해 열교환량이 산정되고, 시험부의 건도 변화는 [수학식 4]에 의해 계산된 후, 상기 응축부에서 냉매가 완전 응축된다.
Figure pat00001
- 수학식 1
Figure pat00002
는 보조 열교환부(3)에서의 열교환량,
Figure pat00003
은 냉매의 질량유량,
Figure pat00004
는 보조 열교환부(3)에서의 냉매의 비열,
Figure pat00005
은 보조 열교환부(3)입구에서의 냉매 온도,
Figure pat00006
은 보조 열교환부(3) 출구에서의 냉매의 온도임.
Figure pat00007
- 수학식 2
Figure pat00008
는 시험부(4)에서의 열교환량,
Figure pat00009
은 냉매의 질량유량,
Figure pat00010
는 시험부(4) 압력에서의 냉매 잠열을 말함.
Figure pat00011
- 수학식 3
Figure pat00012
는 보조 열교환부(3)에서의 열교환량,
Figure pat00013
은 냉매의 질량유량,
Figure pat00014
은 보조 열교환부(3) 입구에서의 냉매 엔탈피,
Figure pat00015
은 보조 열교환부(3) 출구에서의 냉매 엔탈피를 말함.
Figure pat00016
- 수학식 4
여기서,
Figure pat00017
는 시험부(4)에서의 열유속,
Figure pat00018
는 시험부(4)에서의 냉각수 질량유량,
Figure pat00019
는 시험부(4)에서의 냉각수 비열,
Figure pat00020
는 시험부(4) 출구에서의 냉각수 온도,
Figure pat00021
는 시험부(4) 입구에서의 냉각수 온도임.
이상과 같은 본 발명의 냉동공조 실험장치에 따르면, 냉매를 순환시키는 동력인 압축기 대신 증발기 탱크와 증발기 히터를 사용하기 때문에 냉매의 종류에 상관없이 시험하고자 하는 냉매의 교체만으로 여러 종류의 냉매에 대한 응축성능을 실험할 수 있다. 이는 다양한 냉매의 개발이 이루어지고 평가가 필요할 때에 적절하면서도 빠르게 성능 실험을 수행할 수 있는 잇점을 제공할 수 있는 것이다.
또한, 냉동공조 실험장치를 구성하는 열교환기, 시험부, 응축부, 그리고 이들과 각각 연결되는 순환장치 등이 개별적으로 구성되고 있어 그만큼 교체가 용이한 구조로서, 다양한 종류의 냉매와 열교환기의 응축 성능 실험을 진행할 수 있는 기대도 있다.
그리고 본 발명은 순환장치의 성능 개선 및 히트펌프 등을 추가 설치하는 것과 같이 설비 용량의 조절이 가능하기 때문에, 실험자가 원하는 실험 조건을 용이하게 조성할 수 있는 효과도 있다. 또한, 열 교환량에 따라 실험 종류를 구분하여 실시할 수 있음은 물론 계측기와 수집장치를 통해 실험데이터의 수집과 분석을 실시간으로 수행하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 냉동공조 실험장치의 전체 구성도
도 2는 도 1에 도시된 증발기 히터의 분지관을 보인 도면
도 3은 본 발명에 따른 냉매 응축실험 과정을 설명하는 구성도
본 발명은 냉매 종류에 상관없이 냉매 응축성능 실험을 수행할 수 있는 냉동공조 실험장치를 제안하는 것이고, 이하에서 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 냉동공조 실험장치는, 실험장치의 양측에 증발기 탱크(1)와 액체 냉매 탱크(6)가 설치되고, 상기 증발기 탱크(1)와 액체 냉매 탱크(6) 사이의 각종 구성들을 통과하며 냉매 응축실험이 수행되도록 구성된다. 그리고 도면에서 냉매가 흐르는 방향은 시계방향을 따라 순환되는 경로(화살표 방향)이다.
증발기 탱크(1)에는 냉매를 증발시키도록 동일한 직경과 길이를 갖는 코일 형태의 증발기 히터(2)가 구비된다. 증발기 탱크(1)와 증발기 히터(2)는 냉매 순환 동력으로서의 기능을 한다. 즉 종래 냉매를 순환하는 동력인 펌프와 압축기를 대신하는 구성이라 할 것이다.
이러한 증발기 히터(2)에는 고온수 순환장치(20, 제1순환장치)가 연결되고 있다. 고온수 순환장치(20)는 증발기 탱크(1) 내의 냉매를 가열하기 위하여 고온의 물을 분지관 형태의 증발기 히터(2)로 공급하는 역할을 한다. 증발기 히터(2)에 연결된 분지관의 예는 도 2에 도시하고 있다. 즉 상기 분지관은 증발기 탱크(1)에서 증발기 히터(2)로 고온수를 분배해주는 것이고, 이때 증발기 히터(2)로 공급되는 고온수의 유량을 조절하도록 고온수 유량조절밸브(21)가 설치된다.
상기 고온수 유량조절밸브(21)는 고온수 순환장치(20)에서 공급되는 고온의 물을 증발기 히터(2)로 공급하는 제1유량조절밸브(21a)와 증발기 히터(2)로 공급되지 못하는 여분의 물을 다시 고온수 순환장치(20)로 피드백하는 제2유량조절밸브(21b)로 이루어진다. 본 실시 예에서는 상기 유량조절밸브(21)는 모두 니들밸브(needle valve)가 사용된다.
한편, 증발기 히터(2)로 공급되는 고온수는 시험부(4)에서 냉매의 일정한 유량을 유지하도록 하기 [표 1]과 같이 특정 온도로 설정된다. 그러나 이는 증발기 히터(2)의 코일 길이, 고온수의 유량, 증발기 탱크(1)의 단열 정도에 따라 달라질 수 있음은 당연하다.
고온수 순환장치 설정 온도[℃] 냉매 체적유량[LPM]
50 0.28
58 0.42
64 0.56
70 0.74
81 0.91
증발기 탱크(1)의 출구에는 레귤레이터(12)가 설치된다. 레귤레이터(12)는 후술하는 역배압밸브(13)와 협력하여 보조 열교환부(3)와 시험부(4), 그리고 응축부(5)에서의 압력을 일정하게 유지시켜 주며, 이는 시험부(4)의 냉매 입구측 온도를 일정하게 유지하기 위한 것이라 할 것이다.
레귤레이터(12)의 출구에는 시험부(4) 입구에서의 냉매 조건을 조절하기 위한 보조 열교환부(3)가 연결된다. 이러한 보조 열교환부(3)에는 저온수 순환장치(22, 제2순환장치)가 연결되는데, 저온수 순환 장치(22)는 시험부(4) 입구에서의 냉매 조건을 맞춰주기 위하여 정해진 열량만큼의 열 교환을 수행하는 것이고, 이때 열 교환량은 상기한 저온수 순환 장치(22)에 연결되어 있는 저온수 유량조절밸브(23)와 유량계를 통하여 조절한다.
저온수 유량조절밸브(23)는 저온수 순환장치(22)에서 공급되는 저온의 물을 보조 열 교환부(3)로 공급하는 제1유량조절밸브(23a)와, 보조 열 교환부(3)로 공급되지 못하는 여분의 물을 다시 저온수 순환장치(22)로 피드백하는 제2유량조절밸브(23b)로 이루어진다. 상기 유량조절밸브(23) 역시 니들밸브(needle valve)이다.
그리고 저온수 순환장치(22)와 저온수 유량조절밸브(23)를 통하여 보조 열교환부(3)에서 일어나는 일정한 양의 열교환 동작은 시험부(4)의 냉매 입구측 건도를 조절하기 위한 것이라 할 것이다.
보조 열교환부(3)에는 시험하고자 하는 조건의 실험을 진행하는 시험부(4)가 연결된다. 시험부(4)에도 그 시험부(4)에서의 열교환량을 조절하기 위한 저온수 순환장치(24, 제3순환장치)가 연결되고, 열교환량의 조절은 저온수 순환 장치(24)에 연결되어 있는 저온수 유량조절밸브(25)와 유량계를 통하여 조절한다. 여기서 저온수 유량조절밸브(25)는 저온수 순환장치(24)에서 공급되는 저온의 물을 시험부(4)로 공급하는 제1유량조절밸브(25a)와, 시험부(4)로 공급되지 못하는 여분의 물을 다시 저온수 순환장치(24)로 피드백하는 제2유량조절밸브(25b)로 이루어지고, 이들 밸브(26a, 26b) 역시 니들밸브(needle valve)가 사용된다.
시험부(4)를 나온 냉매를 완전히 응축시켜 액 상태로 만드는 응축부(5)가 구비된다. 그리고 응축부(5)의 열교환량을 조절하기 위한 저온수 순환장치(26)가 응축부(5)에 연결된다. 마찬가지로 열교환량의 조절은 저온수 순환장치(26)에 연결되어 있는 저온수 유량조절밸브(27)와 유량계를 통하여 조절된다.
저온수 유량조절밸브(27)는 저온수 순환장치(26)에서 공급되는 저온의 물을 응축부(5)로 공급하는 제1유량조절밸브(27a)와, 응축부(4)로 공급되지 못하는 여분의 물을 다시 저온수 순환장치(26)로 피드백하는 제2유량조절밸브(27b)로 이루어진다. 이들 밸브(27a, 27b) 역시 니들밸브(needle valve)이다.
응축부(5)는 액응축된 냉매를 저장하기 위한 액체 냉매 탱크(6)가 연결된다. 그리고 응축부(5)와 액체 냉매 탱크(6) 사이에는 역배압밸브(13)가 설치된다. 역배압 밸브(13)는 상술한 바와 같이 레귤레이터(1)와 함께 보조 열교환부(3)와 시험부(4), 그리고 응축부(5)에서의 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
그리고 상기 액체 냉매 탱크(6)의 출력단과 증발기 탱크(1) 사이에는 스트레이너(7), 액체 펌프(8), 냉매 유량 조절밸브(11), 필터 드라이어(9), 체크밸브(10)가 순서대로 연결되고, 이와 같은 연결 구성에 따라 냉매는 흐르면서 냉매 응축 성능 실험을 수행하게 된다.
여기서 냉매 유량 조절밸브(11)는 냉매를 증발기 탱크(1)로 공급하는 제1밸브(11a)와 증발기 탱크(1)로 공급되지 못하는 여분의 냉매를 다시 액체 냉매 탱크(6)로 피드백하는 제2밸브(11b)로 이루어진다.
본 실시 예에 따르면, 액체 펌프(8)와 냉매 유량 조절밸브(11)는 증발기 탱크(1)와 액체 냉매 탱크(6)에서의 수위를 일정하게 유지시켜주는 역할을 한다. 즉 순환하는 냉매의 양은 액체 펌프(8)과 액체 냉매 탱크(6)사이의 냉매 유량 조절 장치(11)을 통하여 조절되며, 냉매 유량은 증발기 탱크(1)에서 증발되는 양과 동일하게 조절되는 것이다.
그리고 레귤레이터(12)와 역배압밸브(13) 사이에 있는 보조 열교환부(3)와 시험부(4), 응축부(5)에서의 냉매 유량은 증발기 히터(2)에 의하여 조절된다. 즉 증발기 히터(2)에 연결되어 있는 고온수 순환 장치(20)와 고온수 유량 조절밸브(21)를 사용하여 증발기 히터(2)로 공급되는 고온수의 온도와 유량을 조절함으로써 가능하다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 냉동공 실험장치는 증발기 히터(2)에 의하여 증발되는 냉매의 양과 액체 펌프(8)에서의 냉매 송출량은 같아야 하며, 이를 통하여 실험장치 전체의 유량 정상상태를 이룰 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 따르면 상술한 고온수 순환장치(20), 저온수 순환장치(22, 24, 26)는 교체 가능한 구조로서, 성능을 개선하거나 성능이 개선된 순환장치로 적용할 수 있고, 또한 히트펌프 등을 추가 설치할 수 있어, 보조 열교환부(3), 시험부(4), 응축부(5)에서의 열 교환되는 용량을 조절할 수 있다. 이는 실험자가 원하는 실험 조건을 용이하게 셋팅할 수 있음을 의미하는 것이다.
그리고 냉동공조 실험장치에는 실험 데이터를 측정하는 계측기(30) 및 측정된 데이터를 수집하는 데이터 수집장치(40)가 구성된다. 계측기(30)는 보조 열교환부(3), 시험부(4) 및 응축부(5)의 냉매의 압력과 온도, 유량을 각각 측정하는 기능을 한다. 그리고 데이터 수집장치(40)로는 데이터 로거(data logger)와 VEE 프로그램이 사용될 것이고 컴퓨터 장치일 수 있다. 이러한 구성에 따라 냉매 응축실험을 하면서 실시간으로 실험 데이터를 수집하고 분석하는 작업을 용이하게 처리할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 냉동공조 실험장치를 통해 냉매 응축실험을 하는 과정을 보인 개략적인 구성도이고, 이를 참고하여 냉매 응축 실험과정을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 증발기 탱크(1)에 구비된 증발기 히터(2)가 냉매를 가열하면, 가열동작에 따라 냉매는 증발하고 보조 열교환부(3)로 공급된다(s100).
그러면 보조 열교환부(3)는 시험부(4) 입구에서의 냉매 조건을 조절하기 위하여 정해진 열량만큼의 열교환을 수행하게 되는데(s102), 이때 열 교환되는 양에 따라 냉매 완전 응축실험과 냉매 부분 응축실험으로 구분된다.
냉매 완전 응측실험을 위해서는 보조 열교환부(3)에서의 열교환량을 냉매가 과열된 정도에 맞게 열교환시켜 시험부(4) 입구에서의 냉매 건도가 1.0에 가깝게 만들어줄 필요가 있다. 이를 위하여 하기 [수학식 1]을 사용하여 열 교환량을 계산한다(s104). 이때 열교환 작업은 보조 열교환부(3)와 연결된 저온수 순환장치(22) 및 저온수 유량조절밸브(23)를 통해 수행된다.
Figure pat00022
여기서,
Figure pat00023
는 보조 열교환부(3)에서의 열교환량,
Figure pat00024
은 냉매의 질량유량,
Figure pat00025
는 보조 열교환부(3)에서의 냉매의 비열,
Figure pat00026
은 보조 열교환부(3)입구에서의 냉매 온도,
Figure pat00027
은 보조 열교환부(3) 출구에서의 냉매의 온도를 말한다.
이때, 열교환량을 산출하기 어려운 경우에는 시험부(4) 입구 측의 냉매 압력과 보조 열교환부(3) 출구에서의 냉매 온도를 통하여 추측하여 열교환량을 산정한다.
그리고 상기 [수학기 1]에 의하여 산정된 보조 열교환부(3)에서의 열 교환량을 [수학식 2]에 의한 시험부(4)에서의 열교환량으로 열교환시킨다(s106).
Figure pat00028
여기서,
Figure pat00029
는 시험부(4)에서의 열교환량,
Figure pat00030
은 냉매의 질량유량,
Figure pat00031
는 시험부(4) 압력에서의 냉매 잠열이다.
한편, 냉매 부분 응축실험은 보조 열교환부(3)에서의 열교환량을 시험부(4)에서의 냉매 입구 건도에 맞춰 설정해야 하며 해당 열교환량은 [수학식 3]에 의해 계산된다(s108).
Figure pat00032
여기서,
Figure pat00033
는 보조 열교환부(3)에서의 열교환량,
Figure pat00034
은 냉매의 질량유량,
Figure pat00035
은 보조 열교환부(3) 입구에서의 냉매 엔탈피,
Figure pat00036
은 보조 열교환부(3) 출구에서의 냉매 엔탈피를 말한다.
그리고 시험부(4)에서의 건도 변화 즉, 시험부(4)의 열유속은 시험자의 설정에 맞추어 진행되는데, 이는 [수학식 4]로 계산된다(s110).
Figure pat00037
여기서,
Figure pat00038
는 시험부(4)에서의 열유속,
Figure pat00039
는 시험부(4)에서의 냉각수 질량유량,
Figure pat00040
는 시험부(4)에서의 냉각수 비열,
Figure pat00041
는 시험부(4) 출구에서의 냉각수 온도,
Figure pat00042
는 시험부(4) 입구에서의 냉각수 온도를 말한다.
이와 같은 시험부(4)에서 냉매 완전 응축실험과 냉매 부분 응축실험이 수행되며, 시험부(4)에서 배출되는 냉매는 응축부(5)로 전달되고, 그 응축부(5)에서 완전 응축되게 된다(s112). 그리고 응축된 냉매는 액체 냉매 탱크(6)로 공급된다(s114).
이러한 과정을 통해 냉매 응축 성능실험을 수행하게 되는데, 이때 계측기(30)는 보조 열교환부(3), 시험부(4), 응축부(5)에서의 각각의 냉매 압력과 온도, 유량을 측정하고, 데이터 수집장치(40)로 전달한다.
그러면 데이터 수집장치(40)는 수집된 데이터를 분석하고 실험자 등에게 실험결과를 전달하게 된다. 이때 전달되는 데이터는 실험 데이터의 분석된 결과값이기 때문에, 개발되거나 평가가 필요한 냉매의 응축성능 값을 곧바로 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 증발기 탱크 2: 증발기 히터
3: 보조 열교환부 4: 시험부
5: 응축부 6: 액체 냉매 탱크
8: 액체펌프 11: 냉매 유량 조절밸브
12: 레귤레이터 13: 역배압 밸브
20: 고온수 순환장치 21: 고온수 유량 조절밸브
22, 24, 26: 저온수 순환장치 23, 25, 27: 저온수 유량 조절밸브

Claims (8)

  1. 냉매 순환동력인 증발기 탱크 및 상기 증발기 탱크에 구비되며 냉매를 증발시키기 위한 증발기 히터;
    상기 증발기 탱크와 연결되고, 시험부 입구에서의 냉매 조건을 조절하기 위한 보조 열교환부;
    시험하고자 하는 조건의 실험을 진행하기 위하여 상기 보조 열교환부와 연결되는 시험부;
    상기 시험부에서 배출되는 냉매를 완전히 응축시켜 액 상태로 만드는 응축부; 및
    상기 응축부에서 액응축된 냉매를 저장하고, 저장된 냉매를 상기 증발기 탱크로 순환되게 배출하는 액체 냉매 탱크를 포함하고,
    상기 액체 냉매 탱크와 증발기 탱크 사이에는 스트레이너, 액체 펌프, 상기 냉매 탱크로의 피드백 경로를 더 구비하는 냉매유량 조절밸브, 필터드라이어, 체크밸브가 순서대로 연결되며,
    순환되는 냉매양은 상기 냉매유량 조절밸브를 통하여 조절되는 것을 특징으로 하는 냉동공조 실험장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기 탱크와 보조 열교환부 사이, 상기 응축부와 액체 냉매 탱크 사이에는 레귤레이터 및 역배압밸브가 더 설치되고,
    상기 레귤레이터 및 역배압 밸브는 상기 증발기 히터를 통해 증발된 냉매의 압력을 조절하는 냉동공조 실험장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시험부 입구에서의 냉매의 건도는 상기 보조 열교환부의 열교환량 조절에 의하여 조절되는 냉동공조 실험장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 증발기 탱크와 액체 냉매 탱크에서의 수위 조절은 상기 액체 펌프와 냉매 유량 조절밸브에 의하여 조절되는 냉동공조 실험장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 증발기 히터에 의하여 증발되는 냉매의 양과 액체 펌프에서의 냉매 송출량은 동일하는 냉동공조 실험장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기 탱크 내의 냉매를 가열하기 위하여 상기 증발기 히터로 소정 유량의 물을 공급하는 제1순환장치가 연결되고,
    상기 유량은 상기 증발기 탱크와 제1순환장치 사이에 연결되는 유량 조절밸브와 유량계에 의해 조절되는 냉동공조 실험장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 열교환부에는 상기 시험부의 입구에서의 냉매 조건을 설정하기 위하여 미리 정해진 열량만큼의 열 교환량을 수행하는 제2순환장치가 연결되고,
    상기 열 교환량은 상기 제2순환장치에 연결되는 유량조절밸브와 유량계에 의해 조절되는 냉동공조 실험장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시험부의 열교환량을 조절하는 제3순환장치 및 상기 응축부의 열교환량을 조절하는 제4순환장치가 구성되고,
    상기 열교환량은 상기 제3순환장치 및 제4순환장치에 각각 연결되는 유량조절밸브와 유량계에 의해 조절되는 냉동공조 실험장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110793800A (zh) * 2019-11-28 2020-02-14 中国科学院工程热物理研究所 一种用于压缩机闭式实验系统的气源装置及其控制方法
KR20220048746A (ko) * 2020-10-13 2022-04-20 주식회사 피티엠 전기차용 테스트 대상물 냉각오일 공급 동기 순환장치
CN115451609A (zh) * 2022-09-14 2022-12-09 合肥通用机械研究院有限公司 一种冷水机组制冷评价时的冷凝热回收系统和回收方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W. Kuo et al., 'Condensation heat transfer and pressure drop of refrigerant R-410A flow in a vertical plate heat exchanger', International Journal of Heat and Mass Transfer, 2005, 48, 5205-5220 (2005.09.27.)* *
권오진 등, '브레이징 판형 열교환기에서의 Low GWP 냉매의 응축열전달 및 압력강하 특성', 대한기계학회 춘추학술대회, 2017, 764-766 (2017.11.)* *
손병훈 등, '판형열교환기에서의 Low GWP 냉매 증발 및 응축 특성 연구', 대한설비공학회 학술발표대회논문집, 2016, 39-42 (2016.11.) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110793800A (zh) * 2019-11-28 2020-02-14 中国科学院工程热物理研究所 一种用于压缩机闭式实验系统的气源装置及其控制方法
KR20220048746A (ko) * 2020-10-13 2022-04-20 주식회사 피티엠 전기차용 테스트 대상물 냉각오일 공급 동기 순환장치
CN115451609A (zh) * 2022-09-14 2022-12-09 合肥通用机械研究院有限公司 一种冷水机组制冷评价时的冷凝热回收系统和回收方法
CN115451609B (zh) * 2022-09-14 2023-09-22 合肥通用机械研究院有限公司 一种冷水机组制冷评价时的冷凝热回收系统和回收方法

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