상변화물질을 이용한 이동식 개인 공조시스템 해석

• Published in: 설비공학 논문집, 33(8) Vol. 33; no. 8; pp. 369 - 376
• Main Authors: Huy Hai Nguyen, Xuan Quang Duong, 이승수(Seung Soo Lee), 정재동(Jae Dong Chung)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한설비공학회 01.08.2021
• Subjects: 기계공학; Roving personal air-conditioner(에어컨); Effective thermal conductivity (유효 열전도계수); Two phase flow(이상유동); Phase change material(상변화 물질)
• ISSN: 1229-6422; 2465-7611
• DOI: 10.6110/KJACR.2021.33.8.369

본 연구에서는 Roving Personal 공조를 목적으로 직팽식 소형에어컨의 응축기 역할을 수행하는 Ice-on-coil 형태의 빙축열조의 방열특성을 해석하였다. 해석방법은 기존에 많이 적용되었던 경험모델, 즉 Ice-on-coil 축열조의 관 길이에 따른 과열/포화/과냉 조건이 주어진 모델과, 관내 냉매의 이상유동을 엄밀히 해석하여 빙축열조 내 PCM과의 열전달이 연계된 해석을 수행하여 그 결과를 서로 비교하였다. 경험모델에서와는 관내 이상유동 변화를 고려할 경우 과열/포화/과냉 상태 영역이 시간에 따라 변화한다. 전체 방열시간에 평균개념으로는 방열량이 의미 있을 수도 있겠지만 시간에 따른 방열특성은 전혀 다른 결과를 보여준다. 특히, 경험모델에서는 초기에 열이 대부분 핀으로부터 전도현상으로 전달되기에 방열초기 길게 가정된 과열영역이 PCM의 녹는 비율 기울기가 급히 상승하는 결과를 보이게 된다. 응축기 역할을 수행하는 빙축열조의 방열량이 600 Wh(2160 kJ)인 소형에어컨을 대상으로 두 가지 모델 모두 설계 방열량을 만족하고 있으나 경험모델의 경우 엄밀하게 이상유동을 포함한 모델에 비해 과대평가한 결과를 보였다. 본 연구에 적용된 응축기 내부 이상유동이 관 외부 PCM과 연계된 해석방법은 관 외부의 다습한 공기가 응축하는 현상과 연계하여 제습기 설계에 확장 적용될 예정이다. This study aimed to estimate the performance of a storage cooling system for roving personal air conditioning where a phase change material (PCM) was used as a condenser. The modeling on direct expansion air conditioning requires two-phase analysis. We applied 1-D two phase flow method for refrigerant inside tubes and effective thermal conductivity model outside tubes for PCM. Results were compared with those of a previous experience model which assumed a fixed ratio of super-heating region (10%), two-phase region (80%), and sub-cooling region (10%). The desired system discharge power was 600 Wh. Results showed that the previous experience method had an over-estimated performance due to the assumption of constant temperature applied over whole tube length while the current model coupled with 1-D two phase model and effective thermal conductivity model could cover the detailed heat transfer involved in the roving personal air-conditioning including developing a two-phase region. KCI Citation Count: 0