분야
hwp(1) 프로젝트의 목적 및 중요성
(2) 프로젝트의 내용 및 제한요소
2. 본 론
(1) 이론적 최소전력 계산
(2) 현재 냉장고 소비전력 계산
(3) 새로운 사이클 설계
(4) 응축기 설계
3. 결 론
(1) 프로젝트의 목적 및 중요성
전 세계적으로 에너지 절약에 대한 관심이 높아지고, 그에 따라 많은 회사들이 전력소비가 적게 드는 제품을 앞다투어 출시하고 있다. 또한 유가 상승으로 의해 에너지 고효율화에 대한 시장 및 소비자의 요구도 증가하고 있는 추세이다. 환경적으로도 에너지 고갈 및 지구 온난화 문제로 인해 에너지 및 환경규제는 갈수록 강화되고 있어 에너지 및 환경규제에 대한 압박이 계속 증가되고 있는 상황이다. 현재 가정용 냉장고는 국내외적으로 소득 수준의 향상과 신흥시장 국가의 경제성장에 의해 시장규모가 크게 증가하고 있으며, 건강 및 편의성에 대한 소비자의 관심이 높아지면서 대형화, 고급화 다기능화 되는 추세이다.
현재 사용되는 대부분의 가정용 전기냉장고는 그림 1 또는 그림 2 와 같이 하나의 압축기를 가진 증기압축 냉동사이클로 냉동실과 냉장실을 동시에 냉각하고 있다. 냉장고의 전기소비를 현재보다 더욱 줄이기 위해, 냉동실과 냉장실을 각각 별도의 냉동사이클로 냉각하는 2 중 사이클 (dual cycle) 또는 두 개의 압축기를 직렬로 이용하는 2 단압축 (two-stage compression) 사이클 등을 적용한 냉장고의 개발이 진행 중이다. 이 방법의 절전 가능성을 검증하기 위하여, 대형 가정용 냉장고를 대상으로 냉동사이클 및 주요 부품의 설계를 수행하고, 현재 사용되는 냉장고에 비해 이론적으로 절전을 할 수 있는지 고찰한다.
그림 냉장-냉동용 증기압축 냉동사이클의 구성
그림 하나의 압축기를 이용한 냉장-냉동요 사이클 및 온도-엔트로피 선도
(2) 프로젝트의 내용 및 제한요소
각 상태의 상태량을 CATT-3와 NIST 웹싸이트를 이용하였고, 냉장고는 일반 가정에서 많이 사용하고 있는 양문형 냉장고로 총 체적은 800L이고 냉장고가 있는 실내의 온도는 25 로 가정하였다. 구체적인 설계에 필요한 조건은 아래와 같다.
① 냉동실, 냉장실, 외부 (실내)
- 냉동실 체적 300 L, 온도 -20, 냉동부하 40 W
- 냉장실 체적 500 L, 온도 3, 냉동부하 60 W
- 외부 (실내) 온도 25
② 압축기
- 왕복동식, 밀폐식, 단열효율 80%, 기계효율 95%
③ 응축기 및 증발기
- 응축기 공냉식, 냉매 출구 포화액체, 최소 온도차 10
- 증발기 핀-관형, 냉매 최종 출구 포화증기, 최소 온도차 5
2. 본 론
(1) 이론적 최소 전력 계산
이론적 사이클이란 엔트로피 증가가 없는 이상적인 사이클, 즉 카르노 사이클을 뜻한다. 카르노 사이클을 냉동 사이클에 접목시켜서 이상적 냉동 사이클의 최소전력을 구할 수 있다. 최소 전력이 나올 수 있는 사이클의 T-s 선도는 그림3과 같다.
