냉매배관을 연결하는 급속분리커플링이 에어컨디셔너의 성능에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 R-22 냉매를 사용한 공조기(air-conditioner)의 냉매배관을 연결하는 급속분리커플링(quick-disconnect coupling)이 공조기의 성적계수(coefficient of performance, COP)에 미치는 영향을 실험 및 수치해석을 통해 분석하였다. 공조기의 재설치 및 재배치 시 냉매의 누출을 최소화하면서 배관을 연결하기 위하여 공조기의 응축기와 팽창밸브를 연결하는 액체배관과 증발기와 압축기를 연결하는 가스배관에 급속분리커플링을 설치하였다. 하지만 급속분리커플링을 설치한 공조기의 경우, 커플링을 통과하면서 팽창밸브와 압축기로 유입되는 냉매의 물리적 및 유동 특성이 변하기 때문에 이는 공조기의 성적계수에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 R-22 냉매를 사용한 공조기의 하계운전범위인 1.5 MPa∼2 MPa에서 급속분리커플링을 통과하는 냉매의 유량 및 압력강하를 예측하기 위해 상용 열⋅ 유동 패키지인 FLUENT를 사용하여 커플링 내 유동을 해석하고, 커플링 입⋅ 출구의 확대 및 축소각의 변화에 따른 유동 특성을 파악하였다. 또한 급속분리커플링이 공조기의 성능에 미치는 영향을 파악하기 위하여 냉매배관에 커플링의 설치 유⋅ 무에 따른 성적계수를 비교 및 분석하였다.; In the present work, experimental and numerical studies are performed to examine how the coefficient of performance (COP) of the air-conditioner is affected by a quick-disconnect coupling connecting the refrigerant piping in an air-conditioner using R-22 refrigerant. For minimizing refrigerant leakage when an air-conditioner system is repositioned and reinstalled, a quick- disconnect coupling are set up in the high- and low-pressure pipings, respectively. Here, high-pressure piping lies between the condenser and expansion valve, while the evaporator and compressor are connected by low- pressure piping. However, for the air-conditioner system with a quick- disconnect coupling, the COP can be affected by a quick-disconnect coupling because the physical and flow characteristics of refrigerant, which flows into the expansion valve from a coupling, can be significantly changed by adjusting the expansion and contraction angles at the entrance and exit of a coupling. Therefore, to estimate the flow characteristics and the pressure drop of refrigerant through a quick-disconnect coupling, the flow patterns inside a coupling are analyzed with variations in the expansion and contraction angles at the entrance and exit of a coupling, by using computational fluid dynamics (CFD) code FLUENT. In addition, experimental studies with and without a coupling are performed to evaluate the effect of a quick-disconnect coupling on the COP of the air-conditioner.