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절 내부열교환기 길이에 따른 성능 고찰1 .내부열교환기 길이에 따른 기본 사이클과 이젝터 사이클 성
클의 성능계수는 약 8% 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 내부열교환기 길이가 상 대적으로 짧은 3, 6 m의 경우 내부열교환기를 적용한 이젝터 사이클의 성능이 급 격히 향상되는 것으로 확인할 수 있다. 본 연구를 통하여 내부열교환기의 적용은 기본 사이클에 비하여 이젝터 사이클에서 더욱 효과적임을 확인하였다.
Fig 4.5은 내부열교환기 길이에 따른 압축기 소요동력과 증발기에서의 냉방용 량의 비를 비교하여 보여주고 있다. 본 연구에서 기본 사이클과 이젝터 사이클 모 두 내부열교환기 길이가 길어질수록 내부열교환기에서의 열교환량이 증가하여 압 축기 입구로 들어가는 기체냉매의 온도가 상승하고 압축비의 감소로 냉매의 유량 이 증가하여 압축기 소요동력은 증가하는 경향을 보인다. 냉방용량의 경우 내부열 교환기 길이가 증가할수록 냉방용량은 지속적으로 증가하였으며 그 증가정도는 점 점 작아지는 것으로 나타났다. 기본 사이클의 경우 가스쿨러 출구의 냉매온도와 압 력이 감소하고 증발기 입구의 건도와 압력은 감소시켜 냉매의 냉방효과가 증대되 어 증발기에서의 냉방용량은 증가하게 된다. 또한 이젝터 사이클에서 내부열교환기 길이가 길어짐에 따라 가스쿨러 토출 온도가 감소하며 이에 디퓨져 출구에서의 건 도가 낮아져 유인비가 상승하여 증발기에 흐르는 질량유량이 증가한게 된다. 하지 만 주어진 운전조건에 내부열교환기의 길이가 늘어나는 경우 내부열교환기의 효용 성이 점점 작아지고 이에 증발기 입구의 건도의 감소정도가 줄어들어 냉방용량의 증가정도는 점점 감소한다. 본 연구에서 내부열교환기가 0 m에서 12 m로 증가함에 따라 기본 사이클의 압축기 소요동력은 약 10%, 증발기에서의 냉방용량은 약 12%
증가하였으며 이젝터 사이클의 압축기 소요동력은 약 7%, 증발기의 냉방용량은 약 18% 증가하는 것으로 나타났다. 이젝터 사이클의 경우 증발기 질량유량의 증가량 과 비슷하게 냉방용량의 증가율이 나타났으며 이는 질량유량이 증가함에 따라 잠 열의 증가로 인하여 냉방용량이 증가함을 알 수 있다. 본 연구의 해석결과 이젝터 사이클의 성능이 기본 사이클의 성능보다 내부열교환기 길이에 민감함을 확인할 수 있으며 이젝터 사이클의 냉방용량의 확보를 위하여 효과적으로 사용할 수 있음
을 예측할 수 있다.
Fig 4.6은 내부열교환기 길이에 따른 압력비와 가스쿨러 및 증발기에 흐르는 냉매의 질량유량비를 비교하여 보여주고 있다. 기본 사이클의 경우 내부열교환기 길이가 길어짐에 따라 압축기에서의 압축비는 감소하는 경향을 보이고 있으며 이 에 압축기에서 토출되는 냉매의 증가로 시스템에 흐르는 냉매의 질량유량은 약간 증가하는 경향을 보인다. 이와 동일하게 이젝터 사이클의 경우 내부열교환기의 길 이가 증가할수록 압축기에서의 압축비는 감소하고 가스쿨러에서 토출되는 냉매의 질량유량은 지속적으로 증가하는 모습을 보인다. 또한 증발기에 흐르는 냉매의 질 량유량비도 증가하는 경향을 보이는데 이는 내부열교환기 길이가 길어짐에 따라 가스쿨러 출구 온도가 낮아지게 되며 유인비가 증가하기 때문이다. 따라서 증발기 에서의 냉매의 질량유량은 증가하게 된다. 이젝터 사이클의 경우 압축기에 유입되 는 냉매증가량 보다 증발기로 들어가는 질량유량비가 높게 형성됨을 알 수 있다.
이는 증발기측 질량유량과 유인비가 밀접한 관계가 있기 때문이다. 그리고 이젝터 사이클에서의 압력비의 감소율이 기본 사이클의 압력비의 감소율보다 현저하게 낮 은 값을 보이고 있다. 이는 이젝터 사이클의 경우 압력 회복으로 인하여 압축기 입 구로 들어가는 압력이 상대적으로 높게 형성되기 때문이다. 내부열교환기 길이가 0 m에서 15 m로 증가함에 따라 기본 사이클과 이젝터 사이클의 압축비는 각각 9%와 3.5% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 또한 가스쿨러에서의 냉매의 질량유량비는 기본 사이클의 경우 약 9.5%, 이젝터 사이클은 약 7.5 % 증가하였으며 이젝터 사이 클의 증발기에서 냉매의 질량유량은 약 18% 증가하는 것으로 나타났다.
Fig. 4.4 Variation of COP ratio with the lengthofIHX.
Fig.4.5 Variationsofcompressorwork ratio and cooling capacity ratio with the lengthofIHX.
Fig.4.6Variationsofpressureratioand mass flow rate ratio with the length of IHX.