이로 인하여 냉동시스템의 열교환기 표면에 생성된 서리의 영향을 고려하기 위 하여 서리층 열전달계수를 해석에 반영하였다. 서리층 열전달계수는 Sanders(1977) 가 제안한 식 (3-44)을 이용하여 계산하였다. 또한 열전달계수에 영향을 미치는 서 리의 밀도는 Hayashi et al.(1974)이 제안한 식 (3-45)을 사용하였다.
× (3-44)
exp (3-45)
이슬점 온도 이하로 작동되는 증발기 표면온도 조건에서 열교환기 표면에 서리 가 생성되어 공기측 압력강하는 크게 증가한다. 이를 해석하기 위해 공기측 압력강 하는 Aoki et al.(1990)이 제안한 식(3-46)을 사용하여 계산하였다.
∆
m ax
(3-46)
(3-47)
m ax
(3-48)
m in
(3-49)
또한, 열교환기에서 서리의 열저항을 고려한 총 저항은 식 (3-50)와 같이 나타낼 수 있다.
ln
ln
(3-50)
서리의 생성은 외부환경 또는 내부환경의 영향이나 다른 여러 가지 요소들에 의 해 매우 불규칙 적으로 생성이 된다. 이러한 서리층의 열전달을 모델링 하기는 매 우 힘들기 때문에 서리층의 열전달을 해석하기 위해 다음과 같은 몇 가지 가정을 하여 해석을 진행하였다.
(a) 열교환기의 서리층은 균일하게 형성된다.
(b) 공기는 냉매와 수직방향으로 유동한다.
(c) 열교환기의 표면온도는 이슬점 이하의 온도이다.
(d) 서리층의 열전도는 서리밀도의 함수로 표현된다.
(e) 서리층 형성과정은 정상상태로 가정한다.
제 3 절 팽창장치 모델링
전자팽창밸브는 크게 오리피스(orifice), 니들(needle), 구동 스테핑모터(stepping motor) 3가지로 구성되어 있다. R744의 경우 냉매의 질량유량을 고려하여 오리피스 직경은 0.8 mm를 가지는 전자팽창장치(EEV)로 모델링 하였다. 전자팽창장치를 통 과하는 냉매의 질량유량은 6개의 물리적 변수와 4개의 기하학적인 변수로 표현되 며 Buckingham π정리를 바탕으로 제시된 Hwang and Kim(2007)에 의해 제안된 식 (3-51)을 이용해 계산하였으며 이에 사용된 상수 값들은 Table 3.3에 나타내었다.
∆
(3-51)Constant Value
C1 1.17 ´ 100
C2 -3.99 ´ 10-2
C3 -7.27 ´ 10-2
C4 3.86 ´ 10-1
C5 -4.55 ´ 100
Table3.3ConstantsinEEV correlation
제 4 절 해석 조건
냉동탑차의 냉동시스템의 성능특성을 파악하기 위해 공회전상태인 1000 RPM에 서 냉동 실험조건 (ISO 15502)을 기본조건으로 하여 성능해석을 수행하였다. 운전조 건 변화에 따른 성능해석을 수행하기 위해 탑차의 엔진 회전속도, 실내측과 실외측 공기온도를 각각 변화시켜 해석적 연구를 수행하였다. 또한, 차단비에 따른 성능변 화를 실험과 해석적 연구로 비교 분석하기 위하여 20분 간격으로 열교환기에 생성 된 서리의 두께를 응축액으로 측정하여 밀도와 서리층 표면의 평균 온도를 이용하 여 차단비를 계산하였으며, 이 때의 차단비를 해석적 연구에 적용하였다. 탑차용 냉동시스템의 성능해석을 위해 설정된 해석조건을 Table 3.4에 나타내었다.
Test condition Unit Parameters Indoor air temperature ℃ 1, 5*, 9 Outdoor air temperature ℃ 25*, 30, 35 Compressor rotating speed rpm 1000*, 1500, 2000
Relative humidity % 50*
Front air velocity m/s 2*
*Basic condition Table3.4Simulationconditions