제10회 우수리포트 공모대회 장려상 수상작 …s-space.snu.ac.kr/bitstream/10371/10873/1/report_v10_004.pdf제10회 우수리포트 공모대회 장려상 수상작 프레온가스(HCFC22)

제10회 우수리포트 공모대회 장려상 수상작

프레온가스(HCFC22) 대체 냉매로서의

사플루오르에탄(R-134a)과 암모니아(NH3)의

효율성 조사 - 기본 Rankine 사이클 과열 Rankine 사이클

증기 압축 사이클의 설계 중심으로

김상현

(공과대학 기계항공공학부)

이 글은 2009년 1학기 lsquo과학과 기술 글쓰기rsquo (담당교수 정소연) 강좌의 리포트이다

차 례

1 서 론

2 기존의 연구 결과 검토21 이산화탄소

22 물

23 탄화수소(프로판)

24 암모니아

25 사플루오르에탄

26 선행 연구 검토 결과 요약

3 연구방법31 장비

311 기본 Rankine 사이클

312 과열 Rankine 사이클

313 증기 압축 사이클(냉동사이클)

32 실험 절차

321 변수 고정

322 변수 제어

33 분석 방법



333 증기 압축 사이클

334 효율 계산

4 연구결과와 해석41 실험 결과




42 연구 결과의 해석




5 결 론

참고문헌

94

1 서론

지구의 오존층을 보호하기 한 몬트리올 의정서가 1987년 채택된 이후 오존층

괴물질의 사용이 차 감소되고 있다 선진국의 경우 1995년 말부터 온냉매

의 생성을 폐하 고 CFC(chloro-fluoro-carbon)냉매의 경우 2020년 폐를

목표로 체냉매를 이용한 응용기술개발 제품 생산이 진행되고 있다[1]

이 때 체냉매로는 인공물질인 HFC(hydro-fluoro-carbon) 계열 냉매와 자

연냉매 등이 유력하다 HFC계열 냉매는 표 으로 사 루오르에탄(R-134a)이

있다 HFC계열의 냉매는 자연 냉매보다 효율이 좋고 냉매 사용 오존층을

괴시키는 물질이 나오지 않는다 하지만 생상 공정 에 오존층을 괴시키는 부산

물이 나오는 것으로 알려져 있으며 HFC 계열 물질이 기 에 존재할 때 태양

에 의해서 분해되어 산성 물질 독성 물질을 생성시키는 것으로 보고되고 있

다 한 체냉매로 개발한 HFC 계열 냉매는 오존층에 미치는 향은 미미하지

만 지구의 온난화에는 향을 미치는 것으로 알려져 있기 때문에 실생활에 사용

하기에는 아직까지 무리가 있다

다른 체냉매인 자연냉매는 자연에 존재하는 물질을 냉매로 사용하는 것이

다 자연 냉매는 환경 인 측면에서 오존층 괴와 지구 온난화에 미치는 향이

미미하다 그리고 부분의 자연 냉매들은 인체에 무해하며 독성이 없고 화학

으로 안정하며 기존의 냉동기 재료를 그래도 사용할 수 있다는 장 이 있다 한

열역학 물성 달물성이 우수하여 냉동기에 용할 때 좋은 성능계수를 나타

낸다 더욱이 값이 렴하며 재생하지 않아도 되는 장 이 있다 하지만 HFC 계

열 냉매와 비교 분석하 을 때 효율이 낮고 냉동시스템을 구축하는 데에 비용이

많이 든다는 문제가 있다

이러한 상황에서 필자는 HFC계열의 사 루오르에탄(R-134a)과 자연냉매

에 하나인 암모니아(NH3)1)에 한 비교를 하고자 한다 여러 가지 논문들

HFC계열의 냉매와 자연냉매들간의 비교 결과를 도출한 논문들이 없었기 때

문에 비교 분석할 가치가 있다 이 때 HFC 계열 사 루오르에탄(R-134a)과

자연냉매 암모니아(NH3)를 비교하기로 한 이유는 다음과 같은 특징을 나타내

1) 열역학 에서는 R-717이라 표기하기도 함

프레온가스(HCFC22) 대체 냉매로서의 사플루오르에탄(R-134a)과 암모니아(NH3)의 효율성 조사 김상현 bull 95

고 있기 때문이다 첫째 두 체 냉매 모두 높은 비열과 체 열용량을 가지고 있

으므로 냉매로서도 탁월한 열역학 물성을 가지고 있다 둘째 사 루오르에탄

(R-134a)이나 암모니아(NH3)를 이용한 냉동공조기기에 한 연구는 유럽 미국

그리고 일본과 같은 선진국을 심으로 활발히 진행되고 있으며 이미 두 냉매를

용한 냉동기와 같은 일부 상품이 출하되고 있다

이러한 시 인 상황을 통해 볼 때 HFC계열에서 화학 안정성이 가장 높은

사 루오르에탄(R-134a)과 자연냉매 임계압력이 다른 기체들보다 높아 체

냉매 에서 가장 각 받고 있는 암모니아(NH3)에 한 연구는 필수 이라 할 수

있다

따라서 본 논문에서는 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-134a)을 이용한 열

기 과 냉동사이클을 설계하여 보고 서로의 효율을 비교분석해 보겠다 한 최종

으로 이들의 효율을 높이는 방안을 강구해보고 분석하는 것이 본 논문의 목 이

다 본 논문은 선행 연구 조사를 통한 온가스를 체할 수 있는 체냉매의 종

류와 장sdot단 분석 암모니아(NH3) 사 루오르에탄(R-134a)을 이용하는 사이

클의 설계 사이클을 통한 암모니아(NH3) 사 루오르에탄(R-134a)의 효율성조

사 이에 한 논의 등의 순서로 이어진다 마지막으로 각 사이클의 설계에서 가

장 합한 온도를 분석하여 실생활에 응용할 수 있는지 여부를 검토할 것이다

2 기존의 연구 결과 검토

본 논문과 련된 기존 연구로 표 인 것은 강병하의「냉동기 열펌 에서

의 신기술 동향」을 들 수 있다[2] 1장에서 언 하 듯이 온가스를 체하는

많은 체냉매가 연구되고 있기 때문에 기존의 연구 결과를 검토하는 것이 필수

이다 한 lt표 1gt에서 보다시피 각각의 체냉매들의 특성이 다르기 때문에 각각

의 냉매들의 특징들이 존재한다 하지만 의 논문은 체냉매의 특성 이론 인

설계도만 제시하 을 뿐 실험을 통한 타당성 검증이 되어 있지 않은 상태임에 유의

한다 다음은 논문의 내용을 바탕으로 체 냉매 에서도 실생활 사용에 가장

유력한 냉매에 한 설명 장sdot단 을 요약한 것이다

96

lt표 1gt 여러 대체냉매들의 성능 비교

21 이산화탄소

이산화탄소는 탄산음료 맥주 제조 소화기 수처리 장치 용 공정 등 속

산업에 많이 이용되고 있으며 풍부한 자원으로 값싸고 쉽게 구할 수 있다 이산

화탄소를 열펌 냉동기의 증기 압축식 사이클의 냉매로 사용하는 경우 HFC냉

매와 비교하여 다음과 같은 장sdot단 이 있다[3]

(1) 작동압력이 높기 때문에 상 으로 필요한 압축 용 이 감소되어 압축기의

크기를 일 수 있다

(2) 이산화탄소의 몰 량(Molar Mass)은 작고 증발 엔탈피는 높아 단 용량

당 질량유량이 작아져 압축기 밸 의 유동 면 유로 의 크기를 일 수

있다

(3) 열 달 측면에서 비열 열 도 동 성 계수 등이 좋다

(4) 임계 온도가 낮아서 기본 사이클로서는 성능계수(C O P)가 낮다[4]

(5) Isentropic 지수(k)가 높아 압축기의 배기 온도(Discharge temperature)

가 높아진다

22 물

물을 냉매로 하는 냉동사이클에 한 연구는 환경문제가 두되면서 최근에 많


이 진행되고 있다 물은 환경에 한 피해가 없으며 어디서나 손쉽게 얻을 수

있다는 장 이 있다 특히 물은 공유결합이므로 내부에 잠열이 많아 다른 체 냉

매보다 축열량이 단히 많다

(1) 냉매 냉각수가 하나의 작동유체이므로 다른 열교환기 없이 높은 성능계

수를 나타낸다

(2) 체 유량과 압축비가 높아 실 인 압축기를 설계하기 힘들다

23 탄화수소( 로 )

탄화수소는 오존층 괴지수가 0이며 온난화지수도 단히 작다

(1) 분자량이 44로 달 물성치가 기존 온계 냉매에 비하여 우수하다

(2) 일반 냉동유와의 상용성이 뛰어나며 가격이 낮고 구입이 용이하다

(3) 로 은 포화액체와 기체사이의 엔탈피차가 크므로 동등한 냉동능력을 얻

기 하여 냉매가 덜 필요하다

(4) 공기 체 당 22의 로 이 혼합되어 있으면 폭발의 험성이 존재한다

24 암모니아

암모니아는 높은 효율과 우수한 특성을 지니므로 약 100년 부터 흡수식과 증

기 압축식 냉동 사이클의 작동유체로 리 사용되어 왔다

(1) HFC냉매보다 몰 량(M=17)이 낮고 lt그림 1gt과 같이 임계압력 증발

압력이 높아 냉매로서 좋은 특성을 가지고 있다

(2) 작동 압력이 높다

(3) 인체에 유해하고 인화성이다

98

lt그림 1gt 암모니아 열펌프의 작동영역

25 사 루오르에탄

사 루오르에탄은 HFC계열 냉매 오존층을 괴하는 염소를 가장 게 포함

하고 있다 따라서 HFC 계열 냉매 에서 가장 많이 연구가 되고 있다

(1) 인체에 무해하고 상온에서 안정성이 높아 폭발 험이 다

(2) 끓는 이 낮아 내부의 잠열을 이용하기 용이하다


선행 연구 검토 결과 냉동 사이클 열기 사이클에서 가장 높은 효율을 거둘 것

이라고 상되는 체 냉매는 HFC 계열 냉매 사 루오르에탄(R-134a)과 자연

냉매 암모니아(NH3)로 단 할 수 있다 이 때 암모니아(NH3)와 같은 경우는

독성 인화성이 존재하므로 높은 온도로 가열되는 사이클은 배제하여야 한다

3 연구방법

본 장에서는 연구에 사용된 장비와 변수 그리고 분석할 때 필요한 이론을 소개

한다


31 장비

여러 가지 사이클 기본 Rankine 사이클과 과열 Rankine 사이클 증기 압축

사이클을 통해 효율을 측정하고자 한다 와 같은 사이클을 선정한 이유는

Rankine 사이클과 증기 압축 사이클은 작동유체로 물을 사용하는 사이클이다 이

는 용매로 사용되는 물의 끓는 이 상온에 존재하는 기체보다 낮기 때문에 액화시

키기 쉽다는 을 이용한 것이다 이 때 물의 끓는 보다 낮은 끓는 을 가지는

냉매를 사용하면 상변화 때 나오는 내부 잠열을 이용하여 물이 끓는 에 쉽게 도달

할 수 있다 따라서 의 사이클에서 사용할 수 있는 냉매는 물보다 끓는 이 낮은

기체가 합하며 사 루오르에탄(R-134a)과 암모니아(NH3)가 이에 해당된다


lt그림 2gt와 같이 펌 (pump) 증기발생기(vapor generator) 터빈(turbine)

과 응축기(condenser)로 구성되어 있는 사이클을 기본 Rankine 사이클이라 칭

한다 펌 에서 펌 일 에 의하여 고압으로 압축된 액체상태의 물은 증기발생기

에서 의 열을 받아 가열되어 고압의 포화수를 거쳐 포화수증기가 되어 터빈으로

들어간다 터빈에서 팽창과정을 거치며 의 일을 발생한 냉매는 압상태에서

응축기로 들어간다 이 때의 상태는 포화증기에 가까운 습증기이며 응축기에서 포

화수로 의 열을 방출하며 응축된다

lt그림 2gt 기본 Rankine 사이클의 설계도

100


기본 Rankine사이클에서 증기발생기(vapor generator)의 고압화에 따른 터

빈 출구의 건도문제를 해결하고 동시에 효율을 높이기 하여 포화증기를 과열증

기로 바꾸어 공 하는 과열기(superheater)를 사용하는 것을 과열 Rankine 사

이클이라 한다[5]

lt그림 3gt 과열 Rankine 사이클의 설계도


증기 압축 사이클은 기본 Rankine 사이클을 거꾸로 작동시킨 것이라 보면 된

다 증기가 압축기에서 이상 으로 단열 압축되어 응축기에서 만큼의 열을 방출

하고 팽창밸 를 통과하여 스로틀링되어 압력이 낮아진다 후에 정압과정을 통해

만큼의 열 공 을 받아 유체가 증발한다[6]

32 실험 차

각 사이클에서 측정해야 할 값은 2차 유체의 온도이고 이것들에 향을 주는

요한 변수는 냉매 유량과 팽창장치의 개도 내부열교환기의 길이 2차유체의 질량

유량 등을 들 수 있다 하지만 필자의 실험은 이러한 요소들을 배제한 채 각 사이

클별 온도에 따른 2차유체의 온도의 변화를 실험할 것이기 때문에 변수들에 해

서는 일정한 고정된 값을 다


321 변수 고정

앞서 말한 냉매 유량과 팽창장치의 개도를 일정한 값으로 고정시킨다 2차 유체

의 입구조건을 각각의 실험조건에서 일정하게 고정시켰으며 여러 논문들을 참고

하여 최 의 냉매유량인 05 kgs를 주입한다 팽창장치의 개도는 증발기 출구 온

도인 5를 맞추어 주기 해 조 하 다 내부 열교환기의 길이는 약 45 mm로

고정시켰다 lt표 2gt에 고정한 변수들을 정리하여 보았다

lt표 2gt 실험에 적용한 공통적인 값

응축기압력7169 kpa(NH3) 내부열교환기 길이 45 mm

7302 kpa(R-134a) 팽창장치의 개폐유무 완 개방

2차 유체의 입구온도 10 증발기 출구 온도 5

냉매유량 05 kgs 과열기의 온도 120

322 변수 제어

각 사이클에 따라 응축기의 온도 혹은 압력에 변화를 주어 성능계수 는 효율이

가장 높은 임계 을 찾아본다

33 분석 방법

본 에서는 각 사이클 별 효율 열물성을 분석하는 식을 정리한다[7]


기본 Rankine 사이클은 크게 4가지 과정으로 이루어진다 이 때 실생활에서 사

용되는 것은 터빈일()이라 할 수 있다 특히 실제로 설계하는 사이클에서의 터

빈일은 건도가 높으면 높을수록 효율이 높아짐에 유의한다 보통 실제 사이클에서

터빈의 향을 미치지 않는 건도는 07을 기 으로 한다[8]

[과정 1rarr2] 펌 에서 이상 인 가역단열과정

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)

102

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)

[과정 2rarr3] 증기발생기에서 일정한 압력을 유지하며 열 공

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(4)

[과정 3rarr4] 터빈에서 이상 인 가역단열


[과정 4rarr1] 응축기에서 일정한 압력을 유지하며 방출

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(6)

이 때의 과정을 T-s선도에 나타내면 다음 lt그림 4gt와 같다

lt그림 4gt 기본 Rankine 사이클의 T-s선도


과열 Rankine 사이클은 기본 Rankine 사이클에서 3번 과정이 다르다 즉 포

화증기가 아닌 과열기를 통한 과열증기로 바꾸어주기 때문에 일반 으로 기본

Rankine 사이클보다 효율이 높다


다음 lt그림 5gt는 T-s선도로 Carnot 사이클과 비교한 것이다

lt그림 5gt Carnot 사이클과 과열 Rankine 사이클의 T-s선도


증기 압축 사이클은 크게 4가지 과정으로 이루어진다 이 사이클은 냉동사이클

이므로 방출온도가 낮으면 낮을수록 좋다는 것에 유의한다 보통 방출온도는 물의

끓는 인 100를 기 으로 한다

[과정 1rarr2] 증기가 이상 으로 단열압축


[과정 2rarr3] 일정한 압력에서 포화 액으로 변화

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(8)

[과정 3rarr4] 팽창밸 를 통과하며 단열상태에서 스로틀링

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(9)

[과정 4rarr1] 일정한 압력에서 온부로 열 공 을 받으며 증발

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(10)

104

이때의 과정을 P-h선도에 나타내면 다음 lt그림 6gt과 같다

lt그림 6gt 증기 압축 사이클의 P-h 선도

334 효율 계산

기본 으로 31 에서 소개한 설계도 기본 Rankine 사이클과 과열

Rankine 사이클은 열기 사이클이다 이때의 효율은

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(11)

라고 표 할 수 있다

이 때 본 연구자의 실험은 이상 인 과정이라 가정하 으므로 Θ=0에서


이라 하겠다

한편 증기 압축 사이클은 냉동사이클인데 이는 증기 기 사이클을 역으로 작동

시킨 것이라 생각할 수 있다 냉동사이클에서 냉동기의 성능을 결정짓는 표 인


척도로 성능계수(coefficient of performance)가 있다 여서 C O P라 하며

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(13)

로 정의된다

마찬가지로 본 실험에서는

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(14)

로 정의할 수 있다

4 연구 결과와 해석

본 장에서는 각 사이클을 통해 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-134a)의

온도 압력에 따른 수치를 기술한다 그 수치를 토 로 분석을 통해 각 사이클

에 합한 체 냉매를 찾아본다

41 실험 결과

각 사이클별 변수 제어를 통하여 얻은 값들을 표에 정리해 두었다


암모니아(NH3)의 응축기 온도 에 따른 효율의 변화는 lt표 3gt과 같다 기본

으로 온도가 올라가면서 효율이 높아짐을 볼 수 있다 이 때 온도가 130 이상으

로 올라가면 효율이 약간 어듦을 볼 수 있는데 이는 110 이상으로 올라가면

서 사이클의 터빈일()이 어들기 때문이다 한 건도()의 변화도 주목할 필

요가 있다 체 으로 온도가 올라가면서 건도가 어든다

106

lt표 3gt NH3 기본 Rankine 사이클에서의 온도에 따른 효율 변화

T3 Wt W P W net X4 n

kJkg kJkg kJkg 100

10 2387222 07873 2379349 08744 01638

20 2744470 11386 2733084 08545 01872

30 3067563 15874 3051689 08355 02082

40 3357230 21498 3335731 08173 02271

50 3614103 28433 3585669 07997 02440

60 3837645 36861 3800784 07822 02592

70 4028220 46974 3981264 07647 02727

80 4181623 58978 4122644 07467 02844

90 4294118 73102 4221012 07278 02946

100 4357153 89165 4267987 07070 03030

110 4355523 10877 4246752 06829 03092

120 4252287 131001 4121286 06523 03127

130 3877141 156873 3720267 05994 03089

13225 3382349 163176 3219176 05486 02970

사 루오르에탄(R-134a)의 응축기 온도 T3에 따른 효율의 변화는 lt표 4gt와 같

다 마찬가지로 암모니아(NH3)와 기본 Rankine 사이클에서의 결과와 같이 온도

가 올라가면서 효율이 높아짐을 볼 수 있다 암모니아(NH3)의 기본 Rankine 사

이클과의 표 인 차이 은 건도()의 값이다 사 루오르에탄(R-134a)은 건

도가 암모니아의 건도보다 히 낮음을 확인할 수 있다

lt표 4gt R-134a 기본 Rankine 사이클에서의 온도에 따른 효율 변화


kJkg kJkg kJkg 100

10 1939686 02445 1937241 0241 07841

20 1995510 03570 1991939 02403 07891

30 2040131 04991 203514 02397 07931

40 2094876 06756 208812 02391 07976

50 2136389 08913 2127475 02385 08011

60 2170110 11513 2158597 02377 08039

70 2192839 14633 2178205 02365 08061

80 2198380 18323 2180056 02347 08074

90 2171470 22691 2148779 02316 08072

100 2014632 27919 1986713 02223 08013

10106 1852377 28541 1823835 02141 07936



암모니아(NH3)의 응축기 압력 에 따른 효율의 변화는 lt표 5gt와 같다 체

으로 분석해 볼 때 기본 Rankine 사이클보다 효율이 증가함을 볼 수 있다 한

건도()도 높아진 것을 확인할 수 있다

lt표 5gt NH3 과열 Rankine 사이클에서의 압력에 따른 효율 변화

P3 Wt W P W net X4 n

kpa kJkg kJkg kJkg 100

1000 3697910 13451 4604954 09675 02152

1500 4082173 20696 4061475 09300 02392

2000 4330022 27941 4302083 09019 02556

3000 4624924 42431 4582496 08590 02775

4000 4773286 56921 4716364 08247 02916

5000 4832382 71411 4760976 07944 03014

6000 4823700 85901 4737797 07655 03082

7000 4751570 100391 4651188 07361 03127

8000 4603013 114881 4488139 07033 03148

사 루오르에탄(R-134a)의 응축기 압력 에 따른 효율의 변화는 lt표 6gt과 같

다 기본 Rankine 사이클보다 건도가 약간 올라가는 것을 확인할 수 있다

lt표 6gt R-134a 과열 Rankine 사이클에서의 압력에 따른 효율 변화



1000 285251 06637 284587 02798 08211

1400 282582 09501 281632 0274 08227

1800 279429 12365 278193 02691 08235

2200 275846 15229 274324 02649 08238

2600 271843 18093 270033 0261 08237

3000 267366 20957 26527 02572 08232

3400 262305 23821 259923 02635 08223

3800 25652 26685 253851 02496 08211

4000 25328 28117 250468 02476 08203

108


암모니아(NH3)의 응축기 압력 에 따른 성능계수(C O P)의 변화는 lt표 7gt

과 같다 반 으로 방출온도()가 물의 끓는 인 100를 넘는 것을 확인할 수

있다

lt표 7gt NH3 증기 압축 사이클에서의 압력에 따른 성능계수(C O P)의 변화

P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

1000 891235 1782384 112824 63299

1500 1034652 2417480 106993 44258

2000 1398652 2935700 101009 34407

3000 1531368 372236 93245 25049

4000 1701682 4318360 85037 19692

5000 2001684 4807570 79210 16476

6000 2241368 5221752 73171 14012

7000 2593269 5574621 69033 12383

사 루오르에탄(R-134a)의 응축기 압력 에 따른 성능계수(C O P)의 변화는

lt표 8gt과 같다 방출온도()가 암모니아보다 히 낮음을 확인할 수 있다

lt표 8gt R-134a 증기 압축 사이클에서의 압력에 따른 성능계수(C O P)의 변화

P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

1000 521352 335098 1371735 40934

1400 716153 405781 1172734 28899

1800 734562 458270 1004184 21910

2200 813156 501822 853741 17012

2600 845641 532028 714154 13422

3000 934624 560540 579798 10341

3400 105214 584640 443675 07587

4000 111231 614756 171063 02781


42 연구결과의 해석

본 에서는 앞 에서 얻은 수치를 일차 으로 해석하고 이를 그래 에 제시해 본다


lt그림 7gt은 기본 Rankine 사이클에서 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-

134a)의 온도에 따른 효율을 비교한 그래 이다 그래 에서 알 수 있다시피 사

루오르에탄(R-134a)이 암모니아(NH3)보다 효율이 월등히 좋은 것을 알 수 있다

하지만 사 루오르에탄(R-134a)의 각 온도에서 증기발생기의 출구의 건도()가

70 이하이므로 실제로 터빈을 작동하는 것은 거의 불가능하다고 볼 수 있다 건도

가 낮다는 것은 증기에 수분을 많이 함유하고 있다는 뜻이므로 터빈의 날개에 물이

붙어 터빈의 작동에 방해되기 때문이다 따라서 기본 Rankine 사이클에서는 암모니

아(NH3)가 사 루오르에탄(R-134a)보다 사용하기 편리하다고 볼 수 있다

lt그림 7gt 기본 Rankine 사이클에서 암모니아(NH3)와 사플루오르에탄(R-134a)의 온도에

따른 효율 비교

한 한 가지 흥미로운 은 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-134a) 둘 다

온도가 상승하면 효율도 같이 상승하다가 어느 온도를 지난 이후에는 감소하는 것

110

을 볼 수 있다 이와 같은 상은 앞서 첨부한 lt그림 4gt에 잘 나타나 있다 T-s선

도에서의 면 이 효율을 의미하므로 면 을 최 로 하는 특정한 온도 값이 존재한

다는 것이다 이번 실험에서는 암모니아(NH3)는 약 124 사 루오르에탄(R-

134a)은 약 86로 나타났다


lt그림 8gt은 건도와 효율의 계를 나타내기 해 첨부한 그래 이다 압력이 증

가할수록 건도가 낮아지면서 효율이 증가한다 즉 건도가 감소할수록 효율이 증

가한다는 일차 결론을 내릴 수 있다 하지만 앞서 설명한 바와 같이 건도가

70이하가 된다면 실제 터빈의 구동이 어려워지므로 설계자는 가장 최상의 응

축기 압력()을 찾도록 노력하여야 할 것이다

하지만 사 루오르에탄(R-134a)과 같은 경우에는 기본 Rankine 사이클에서

발생한 건도 낮음의 문제가 과열 Rankine 사이클에서도 나타났다 따라서 본 연

구자는 일차 으로 사 루오르에탄(R-134a)은 기본 Rankine 사이클과 과열

Rankine 사이클과 같은 열기 에는 합하지 않다는 결론을 내렸다

lt그림 8gt NH3 과열 Rankine 사이클에서의 압력에 따른 효율과 건도()와의 관계



냉동 사이클인 증기 압축 사이클에서는 상당히 흥미로운 결과를 도출할 수 있었

다 앞서의 열기 에서는 암모니아(NH3)가 합하 다면 냉동기 등에 사용하는

증기 압축 사이클에서는 사 루오르에탄(R-134a)이 실제 생활에 더욱 합했다

lt그림 9gt는 증기 압축 사이클에서 두 체 냉매의 성능계수를 비교한 것이다 일

차 으로 보기엔 암모니아(NH3)의 성능계수가 높다 하지만 여기에는 고려해야

할 이 있다 바로 압축기의 온도이다 냉장고를 생각하면 쉬운데 냉장고 안을

차갑게 유지하기 해 냉장고는 열을 방출한다 냉장고 뒤편을 손으로 만져보면 뜨

거운 이유가 바로 그것이다 lt그림 10gt은 두 체냉매의 압력의 변화에 따른 압축

기의 온도변화이다 이를 통해 알 수 있듯이 사 루오르에탄(R-134a)이 열을 덜

방출한다는 것을 알 수 있다

한 재 시 에 시 되고 있는 냉동기의 성능계수가 약 4정도인 것을 감안하

면 사 루오르에탄(R-134a)은 더 낮은 압력에서 낮은 온도의 열을 방출하면서 사

용할 수 있다는 것을 알 수 있다

lt그림 9gt 증기 압축 사이클에서 암모니아(NH3)와 사플루오르에탄(R-134a)의 압력에

따른 C O P 비교

112


따른 방출 온도 비교

5 결론

본 연구를 통해 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-134a)의 열기 냉동

사이클을 이론 으로 모델링하고 분석하여 각 경우의 가장 합한 냉매와 문제

을 진단해 보았다 각 설계에 따른 기조건에 따른 결과 그리고 도출된 결론은

다음과 같이 요약할 수 있다

1 기본 Rankine 사이클은 사 루오르에탄(R-134a)이 암모니아(NH3)보다

훨씬 뛰어난 효율을 보 다 하지만 터빈에서의 사 루오르에탄(R-134a)의

건도()가 70를 넘지 않아 터빈의 역할을 방해할 것이므로 기본

Rankine 사이클에서는 암모니아(NH3)가 사용하기 합할 것이다

2 과열 Rankine 사이클에서는 기본 Rankine 사이클보다 효율이 약간 상승되

는 것을 볼 수 있다 하지만 기본 Rankine 사이클과 마찬가지로 사 루오르

에탄(R-134a)의 건도문제를 해결하지 못한다


3 증기 압축 사이클에서는 같은 압력에서 사 루오르에탄(R-134a)이 암모니

아(NH3)보다 효율이 나빴다 하지만 방출 온도를 고려해 보았을 때 암모니

아(NH3)는 100가 넘으므로 사 루오르에탄(R-134a)이 사용하기 더욱

합하다고 할 수 있다

4 기본 으로 증기기 사이클에서는 자연냉매인 암모니아(NH3)가 증기압축

사이클에서는 HFC 계열의 냉매인 사 루오르에탄(R-134a)이 사용하기

합하다

기본 Rankine 사이클과 과열 Rankine 사이클에서는 사 루오르에탄(R-134a)

이 암모니아(NH3)보다 월등히 효율이 높았지만 건도와의 계를 고려해 보았을 때

암모니아(NH3)가 사용하기 합하다는 결론을 내렸다 이 때 온도가 높으면 높을

수록 그 효율이 좋아짐을 알았지만 실생활에서 이용할 수 있는 온도는 60일 때가

가장 합했다 이와는 반 로 냉동사이클인 증기 압축 사이클에서는 암모니아

(NH3)가 사 루오르에탄(R-134a)보다 성능계수가 높았지만 방출 온도를 생각

하 을 때 사 루오르에탄(R-134a)이 더 합하다는 결론을 내렸다 실생활에서

이용할 수 있는 응축기압력은 1000kpa로 나타났다

본 연구에서 쓰인 사이클보다 좀 더 높은 효율을 얻기 해서는 기존의 사이클

보다 두 체 냉매에 합한 사이클을 설계할 필요성이 있다 특히 본 연구를 진행

하는 한 가지 흥미로운 사실을 발견할 수 있었다 증기기 사이클에서는 암모

니아(NH3)가 증기압축 사이클에서는 사 루오르에탄(R-134a)이 사용하기 합

하 다는 결론은 두 체 냉매의 특징이 서로 상반된다는 것을 나타낸다 특히 증

기기 사이클에서 높은 효율을 보이지만 건도가 낮아 쓰이지 못하는 사 루오르

에탄(R-134a)과 증기압축 사이클에서 높은 성능계수를 보이지만 방출 온도가 높

아 사용할 수 없는 암모니아(NH3)의 성질에 주목한다 이는 사 루오르에탄

(R-134a)과 암모니아(NH3)를 혼합하는 사이클을 사용한다면 서로의 단 을 보

완하는 열기 혹은 냉동기가 탄생할 수 있다는 가능성을 보여 다 따라서 차후에

는 사 루오르에탄(R-134a)과 암모니아(NH3)를 혼합하는 혼합 사이클을 설계하

는 연구를 할 필요가 있을 것이다

본 논문의 내용이 타당한지 확인하려면 두 가지 방법을 생각해 볼 수 있다 한

가지는 실제로 이러한 사이클들을 실물로 설계하여 각 경우의 상황을 분석해보는

114

것이다 실제 측정방법을 도입하면 좀 더 세 하게 본 논문을 보완할 수 있다고 생

각한다 다른 한 가지는 컴퓨터로 변수를 조정하는 방법이다 열역학 물성을 선

형 으로 입력하지 않았고 각 경우마다 약 10개씩의 변수제어를 해주었기 때문에

본 연구에서의 결과가 다소 다를 수 있다

마지막으로 에서 제시한 설계방안들보다 비용은 게 들면서 더 좋은 성능을

낼 수 있는 획기 인 설계 방법을 찾아내려는 시도도 가치 있을 것이다

lt참고문헌gt

1 김만회 오상경 ｢이산화탄소 냉매의 특성과 응용기술｣ 985172 한설비공학회985173 2002하계학술

발표 회 논문집 pp 1417~1423

2 강병하 ｢냉동기 열펌 에서의 신기술 동향｣ 한국 과학기술 연구원-열middot유체 공학 연구

실 박사학 논문 2007

3 장승일 민주 유태근 손창효 오후규 ｢산화탄소용 열펌 시스템의 성능특성에 한 실

험 연구｣ 985172한국마린엔지니어링학회지985173 2006년도 기학술 회 논문집 pp 55~56

4 김성철 김동원 김민수 ｢이산화탄소를 이용한 온수 탕난방용 열펌 의 성능｣ 985172 한설

비공학회985173 2003년도 냉동부문 학술논문 발표 강연회 pp 121~128

5 TEST (httpwwwsfsbhrtesttesthomeindexhtml 2009 526)

6 박희용 박경우 박용일 ｢여러냉매에 따른 무 유식 스크롤압축기의 성능비교｣ 985172공기조화

냉동공학회985173 1993년 하계학술발표회 강연 논문집

7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008

8 황지환 백인철 정동수 ｢HCFC22 체 R290 R1270 R1270R290 R290HFC152a

R1270R290RE170 혼합냉매의 공기조화기와 열펌 작동범 에서의 성능평가｣ 985172실버공

학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339

lt표 그림 목록gt

[표 1] 여러 체냉매들의 성능 비교

- 출처 김만회 오상경 ｢이산화탄소 냉매의 특성과 응용기술｣ 985172 한설비공학회985173 2002하계

학술발표 회 논문집 p 1418

[표 2] 실험에 용한 공통 인 값

[표 3] NH3 기본 Rankine 사이클에서의 온도에 따른 효율 변화

[표 4] R-134a 기본 Rankine 사이클에서의 온도에 따른 효율 변화


[표 5] NH3 과열 Rankine 사이클에서의 압력에 따른 효율 변화

[표 6] R-134a 과열 Rankine 사이클에서의 압력에 따른 효율 변화

[표 7] NH3 증기 압축 사이클에서의 압력에 따른 성능계수(C O P)의 변화

[표 8] R-134a 증기 압축 사이클에서의 압력에 따른 성능계수(C O P)의 변화

[그림 1] 암모니아 열펌 의 작동 역

- 출처 강병하 ｢냉동기 열펌 에서의 신기술 동향｣ 한국 과학기술 연구원-열middot유체 공학

연구실 박사학 논문 2007 p 21

[그림 2] 기본 Rankine 사이클의 설계도

- 출처 TEST (httpwwwsfsbhrtesttesthomeindexhtml 20090526)

[그림 3] 과열 Rankine 사이클의 설계도


[그림 4] 기본 Rankine 사이클의 T-s선도

- 출처 NTES (httpwwwntescokrnimgi-tsdiaggif 20090526)

[그림 5] Carnot 사이클과 과열 Rankine 사이클의 T-s선도


[그림 6] 증기 압축 사이클의 P-h 선도

- 출처 더한기술 (httpp1cokrzeroboardskinggambo7002_boardprintphpid

=board_03ampno=31 20090526)

[그림 7] 기본 Rankine 사이클에서 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-134a)의 온도에 따

른 효율 비교

[그림 8] NH3 과열 Rankine 사이클에서의 압력에 따른 효율과 건도()와의 계

[그림 9] 증기 압축 사이클에서 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-134a)의 압력에 따른 C

O P 비교

[그림 10] 증기 압축 사이클에서 암모니아(NH3)와 사 루오르에탄(R-134a)의 압력에 따른

방출 온도 비교

116

심사평

장

려

상

김 상 현 (공과대학 기계항공공학부)



효율성 조사- 기본 Rankine 사이클 과열 Rankine 사이클


여름이 천천히 지나가고 있다 때론 많은 비가 내리기도 했으며 어느 때는 아침

녁으로 불어오는 시원한 바람에 여름이 의심스러운 날도 있었지만 올해에도 어

김없이 폭염은 찾아왔다 그리고 해마다 더 심해지는 이 폭염은 지구 온난화

에 한 막연한 걱정이 실이 되고 있음을 실감 한다

이미 잘 알려진 바 로 온가스의 사용은 오존층 괴와 이에 따른 지구 온

난화의 주범이다 이런 이유로 온을 신할 체냉매에 한 높아진 심은 이

에 한 연구를 가속화시키고 있다 이런 에서 온가스를 체할 냉매에 한

김상 의 논문은 지구 온난화 문제가 세계 문제로 두한 오늘날 시의 한 가

치를 갖는다고 하겠다 무엇보다 그의 논문의 장 은 이러한 큰 문제의 정황 속에

서 자신의 연구가 갖는 치와 가치를 정확히 기술하는 데 성공하고 있다는 것이

다 이공계 학생들의 논문에서 일반 으로 발견되는 약 하나가 기존의 큰 문

제의 틀과 연 하여 자신의 연구의 치를 구체 으로 서술하는 것에서 보이는 어

려움이라는 에서 이 논문은 이공계 논문의 좋은 모범이 되고 있다

본 논문은 오늘날 체냉매로 주목받고 있는 HFC계열 냉매와 자연냉매의 효율

성을 서로 비교하는 것을 주요 목 으로 하고 있다 특별히 HFC계열 냉매 에서

는 사 루오르에탄(R-134a)을 그리고 자연냉매로서는 암모니아(NH3)를 선택하


여 비교하고 있는데 이는 이 둘 간의 비교에 한 선행연구가 거의 없으며 특별

히 자연냉매제로서의 암모니아가 갖는 장 으로 인함이다 본 연구는 단순히 효율

성을 비교하는 데에 그치지 않고 이들을 이용하는 사이클의 설계 이 사이클을 통

한 효율성 조사를 통해 실생활에 응용여부까지 검토하고 있다

구체 논문의 내용에서 연구자는 선행연구를 충실히 검토 요약하고 있으며 자

신의 연구방법과 실험 차에 한 한 설명을 하고 있고 연구자에 의해 직

수행된 효율성 계산의 결과와 이를 바탕으로 한 충실한 해석을 제공하고 있다 이

를 통해 연구자는 열기 냉동사이클을 이론 으로 모델링하여 분석한 결과를

토 로 각 경우 가장 합한 냉매와 그 문제 을 제시하고 있다

이공계 논문이 가져야 할 기본 구조를 바탕으로 반 으로 잘 구성된 논문으

로 평가되는 본 논문에도 아쉬움은 남는다 먼 연구의 목 과 필요성이 도 체

어떤 핵심문제로 연결되는지 즉 이러한 문제의식으로 인해 본 연구가 해결하려는

핵심문제가 무엇인지를 구체 으로 보여주는 데 있어서 본 논문은 조 소홀한 듯

하다 마지막 논의의 결론을 바탕으로 한 연구의 한계와 향후 연구방향에 한 제

시도 좀 더 상세하 더라면 더 훌륭한 논문이 될 수 있었을 것이다

김재호(기 교육원 과학과 기술 쓰기 강의교수)

차 례

1 서 론

2 기존의 연구 결과 검토21 이산화탄소

22 물

23 탄화수소(프로판)

24 암모니아

25 사플루오르에탄


3 연구방법31 장비




32 실험 절차

321 변수 고정

322 변수 제어

33 분석 방법




334 효율 계산

4 연구결과와 해석41 실험 결과




42 연구 결과의 해석




5 결 론

참고문헌

94

1 서론





































있다


















96


21 이산화탄소









있다




가 높아진다

22 물







수를 나타낸다









24 암모니아







98












3 연구방법


한다


31 장비


















100












32 실험 차







321 변수 고정











322 변수 제어



33 분석 방법










102





























104



334 효율 계산







이라 하겠다






로 정의된다








41 실험 결과








106



kJkg kJkg kJkg 100

10 2387222 07873 2379349 08744 01638

20 2744470 11386 2733084 08545 01872

30 3067563 15874 3051689 08355 02082

40 3357230 21498 3335731 08173 02271

50 3614103 28433 3585669 07997 02440

60 3837645 36861 3800784 07822 02592

70 4028220 46974 3981264 07647 02727

80 4181623 58978 4122644 07467 02844

90 4294118 73102 4221012 07278 02946

100 4357153 89165 4267987 07070 03030

110 4355523 10877 4246752 06829 03092

120 4252287 131001 4121286 06523 03127

130 3877141 156873 3720267 05994 03089

13225 3382349 163176 3219176 05486 02970








kJkg kJkg kJkg 100

10 1939686 02445 1937241 0241 07841

20 1995510 03570 1991939 02403 07891

30 2040131 04991 203514 02397 07931

40 2094876 06756 208812 02391 07976

50 2136389 08913 2127475 02385 08011

60 2170110 11513 2158597 02377 08039

70 2192839 14633 2178205 02365 08061

80 2198380 18323 2180056 02347 08074

90 2171470 22691 2148779 02316 08072

100 2014632 27919 1986713 02223 08013

10106 1852377 28541 1823835 02141 07936









1000 3697910 13451 4604954 09675 02152

1500 4082173 20696 4061475 09300 02392

2000 4330022 27941 4302083 09019 02556

3000 4624924 42431 4582496 08590 02775

4000 4773286 56921 4716364 08247 02916

5000 4832382 71411 4760976 07944 03014

6000 4823700 85901 4737797 07655 03082

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5 결론



















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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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있다


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P3 T3 Wc q L C O P

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5 결론



















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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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41 실험 결과








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P3 T3 Wc q L C O P

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5 결론



















합하다























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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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3 연구방법


한다


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32 실험 차







321 변수 고정











322 변수 제어



33 분석 방법










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334 효율 계산







이라 하겠다






로 정의된다








41 실험 결과








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10 2387222 07873 2379349 08744 01638

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P3 T3 Wc q L C O P

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따른 C O P 비교

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5 결론



















합하다























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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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른 효율 비교



O P 비교



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심사평

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3 연구방법


한다


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32 실험 차







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322 변수 제어



33 분석 방법










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334 효율 계산







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5 결론



















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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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P3 T3 Wc q L C O P

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따른 C O P 비교

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5 결론



















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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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른 효율 비교



O P 비교



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32 실험 차







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322 변수 제어



33 분석 방법










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334 효율 계산







이라 하겠다






로 정의된다








41 실험 결과








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5 결론



















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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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따른 C O P 비교

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5 결론



















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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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41 실험 결과








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발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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P3 T3 Wc q L C O P

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발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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P3 T3 Wc q L C O P

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따른 C O P 비교

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5 결론



















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lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























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41 실험 결과








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2600 845641 532028 714154 13422

3000 934624 560540 579798 10341

3400 105214 584640 443675 07587

4000 111231 614756 171063 02781

















110
































따른 C O P 비교

112



5 결론



















합하다























114







lt참고문헌gt


발표 회 논문집 pp 1417~1423










7 노승탁 985172공업 열역학985173 문운당 2008



학회985173 실버공학논문집 제18권 2006 pp 312~339


























=board_03ampno=31 20090526)


른 효율 비교



O P 비교



116

심사평

장

려

상







































106



kJkg kJkg kJkg 100

10 2387222 07873 2379349 08744 01638

20 2744470 11386 2733084 08545 01872

30 3067563 15874 3051689 08355 02082

40 3357230 21498 3335731 08173 02271

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60 3837645 36861 3800784 07822 02592

70 4028220 46974 3981264 07647 02727

80 4181623 58978 4122644 07467 02844

90 4294118 73102 4221012 07278 02946

100 4357153 89165 4267987 07070 03030

110 4355523 10877 4246752 06829 03092

120 4252287 131001 4121286 06523 03127

130 3877141 156873 3720267 05994 03089

13225 3382349 163176 3219176 05486 02970








kJkg kJkg kJkg 100

10 1939686 02445 1937241 0241 07841

20 1995510 03570 1991939 02403 07891

30 2040131 04991 203514 02397 07931

40 2094876 06756 208812 02391 07976

50 2136389 08913 2127475 02385 08011

60 2170110 11513 2158597 02377 08039

70 2192839 14633 2178205 02365 08061

80 2198380 18323 2180056 02347 08074

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10106 1852377 28541 1823835 02141 07936









1000 3697910 13451 4604954 09675 02152

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2000 4330022 27941 4302083 09019 02556

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4000 4773286 56921 4716364 08247 02916

5000 4832382 71411 4760976 07944 03014

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8000 4603013 114881 4488139 07033 03148






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1800 279429 12365 278193 02691 08235

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2600 271843 18093 270033 0261 08237

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108




있다


P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

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7000 2593269 5574621 69033 12383




P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

1000 521352 335098 1371735 40934

1400 716153 405781 1172734 28899

1800 734562 458270 1004184 21910

2200 813156 501822 853741 17012

2600 845641 532028 714154 13422

3000 934624 560540 579798 10341

3400 105214 584640 443675 07587

4000 111231 614756 171063 02781

















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따른 C O P 비교

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5 결론



















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른 효율 비교



O P 비교



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심사평

장

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1000 3697910 13451 4604954 09675 02152

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1400 282582 09501 281632 0274 08227

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2200 275846 15229 274324 02649 08238

2600 271843 18093 270033 0261 08237

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4000 25328 28117 250468 02476 08203

108




있다


P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

1000 891235 1782384 112824 63299

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7000 2593269 5574621 69033 12383




P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

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3000 934624 560540 579798 10341

3400 105214 584640 443675 07587

4000 111231 614756 171063 02781

















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따른 C O P 비교

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5 결론



















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있다


P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

1000 891235 1782384 112824 63299

1500 1034652 2417480 106993 44258

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4000 1701682 4318360 85037 19692

5000 2001684 4807570 79210 16476

6000 2241368 5221752 73171 14012

7000 2593269 5574621 69033 12383




P3 T3 Wc q L C O P

kpa kJkg kJkg 100

1000 521352 335098 1371735 40934

1400 716153 405781 1172734 28899

1800 734562 458270 1004184 21910

2200 813156 501822 853741 17012

2600 845641 532028 714154 13422

3000 934624 560540 579798 10341

3400 105214 584640 443675 07587

4000 111231 614756 171063 02781

















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제10회 우수리포트 공모대회 장려상 수상작 …s-space.snu.ac.kr/bitstream/10371/10873/1/report_v10_004.pdf제10회 우수리포트 공모대회 장려상 수상작 프레온가스(HCFC22)