가정용 냉동 시스템의 디메틸 에테르 및 그 혼합물에 대한 제2법칙 평가

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 275(2023) 이 기사 인용

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디메틸 에테르(DME)와 그 혼합 냉매(R429A, R435A 및 R510A)는 본 연구의 제2법칙 분석에서 R134a의 잠재적인 대체 물질로 간주됩니다. 증기 압축 냉동 시스템의 다양한 냉매 성능은 설계 패키지 CYCLE D를 사용하여 검사됩니다. 소프트웨어 REFPROP 9.0은 DME와 냉매 혼합물의 모든 열 및 물리적 매개변수를 추출하는 데 사용됩니다. 효율성 결함, 엔트로피 생성 및 ExergyEfficiency와 같은 제2법칙 성능 매개변수에 대해 논의합니다. 냉매 R429A 및 R510A는 −10°C 증발 온도에서 30~55°C의 응축 온도 범위에서 R134a보다 에너지 효율적입니다. R134a는 에너지 방출 효율 측면에서 R429A 및 R510A에 의해 각각 2.08% 및 0.43% 초과되었습니다. 다양한 구성 요소의 다른 손실과 비교할 때 압축기의 엑서지 손실은 전체 엑서지 손실의 37~40%로 더 큽니다. RE170과 그 혼합물을 사용함으로써 증기 압축 냉동 시스템은 종종 R134a보다 제2법칙에 따라 더 나은 성능을 발휘합니다.

그 결과, 효율 불량은 압축기가 가장 크고, 응축기, 증발기 순으로 나타났다. 따라서 전체적인 비가역성을 낮추어 시스템 성능을 향상시키기 위해서는 압축기의 설계 개선이 가장 중요하다.

R134a는 ODP와 GWP1,2가 높은 CFC의 대안으로 가정용 냉장고(GWP 1430)에 효과적으로 사용되고 있다. 1997년 교토 의정서는 이를 온실가스로 지정했습니다. 따라서 그 생산과 사용은 향후 수십 년 내에 종료될 것입니다. 결과적으로 환경친화적인 냉매가 그 자리를 대신하게 될 것입니다3,4. EU 규정에 따르면 이제 GWP5,6이 낮은 대체 냉매를 찾는 것이 필수적입니다. 표 1은 조사 중인 냉매의 물리적 특성을 나열합니다. Nicholas Cox7에 따르면 온도 변화와 분리가 없기 때문에 Di methyl ether가 탄화수소 혼합물보다 더 나은 성능을 발휘합니다. Valentinapostol et al.8은 냉동 시스템에서 냉매 R717, R12, R134A, R22, DME를 사용하고 R404A, R407C를 혼합하여 비교 열역학적 분석을 수행했습니다. 본 연구 결과에 따르면 DME는 냉매로 활용될 수 있으며 R12 및 R134a를 대체할 수 있습니다.

BM Adamson9에 따르면 디메틸 에테르(DME, C2H6O)는 R134a를 대체할 수 있는 여러 가지 바람직한 특성을 가지고 있습니다. 그 중 몇 가지는 향상된 열 전달 기능, 천연 윤활제를 사용한 유리한 압력/온도 안정성, 상대적으로 저렴하고 신속한 접근성입니다. 또한 매우 친환경적이며 냉동 시스템에 사용되는 대부분의 재료와 호환됩니다.

다양한 연구자10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31가 VCR의 열 성능을 분석했습니다. DME 및 그 혼합물을 사용한 시스템. 결과는 조사된 냉매가 R134a의 가능한 대안으로 적합하다는 것을 나타냅니다. 박기정 등32은 R429A를 이용하여 가정용 정수기 성능을 조사하였다. 그 결과, R134a 대비 압축기 토출온도 및 에너지 소비량이 13.40C로 28.9% 낮은 것으로 나타났다. 최대성 등33은 R134a 가정용 정수기의 대체품으로 R435A(DME와 R152a의 결합)의 성능을 조사하였다. HFC 134a에 비해 전력 사용량과 방출 온도는 각각 12.7%, 3.7°C 낮았습니다. R510A를 사용하여 박기정 등34은 가정용 정수기의 성능을 조사하였다. 그 결과, R134a35,36에 비해 압축기 토출온도와 에너지 소비량이 3.70C로 22.3% 낮은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 R134a의 가능한 대안으로 RE170, R429A, R435A 및 R510A 냉매를 사용하여 시스템의 제2법칙 성능을 조사했습니다.