R32/R152a 혼합작동유체를 적용한 해양온도차발전사이클 성능특성

Abstract

우수한 열역학적 성질들로 인해 1930년대부터 사용하던 염화불화탄소(CFC) 및 수소화염화불화탄소(HCFC)가 오존층 붕괴의 주원으로 밝혀짐에 따라, 몬트리올의정서에 따라 기존에 사용하던 CFC, HCFC계열의 냉매들은 사용이 규제되고 이를 해결하기위한 대체냉매의 개발이 시급한 상황이다. 이를 해결하기 위한 방법으로는 신 냉매제작 또는 기존의 냉매를 혼합하여 사용하는 방법이 있다. 본 논문에서는 기존의 냉매를 혼합하여 해양온도차발전에 적용하였을 때에 그에 따른 사이클의 성능특성에 대해 연구를 하였다. 다양한 혼합작동유체 중 산업용 히트펌프에 연구 중인 R32/R152a를 해양온도차발전에 적용하였다. 사이클로는 기존의 밀폐형사이클, 암모니아/물 혼합물에 적용하고 있는 칼리나 사이클에 대해 시뮬레이션 해석을 수행하였다. 온열원의 온도는 26℃, 냉열원의 온도는 5℃를 적용하였다. R32를 적용한 밀폐사이클의 출력은 22kW, 사이클의 효율은 2.02%를 보였다. 혼합작동유체를 적용하였을 때에 R32/R152a(67%:33%)의 출력은 23.24kW, 사이클 효율은 2.26%로 기존의 단일 냉매보다 5.6%, 사이클효율은 11%상승함을 확인 하였다. 칼리나 사이클 또한 위와 같은 방법으로 연구를 수행하였다.냉매의 개발이 시급한 상황이다. 이를 해결하기 위한 방법으로는 신 냉매제작 또는 기존의 냉매를 혼합하여 사용하는 방법이 있다. 본 논문에서는 기존의 냉매를 혼합하여 해양온도차발전에 적용하였을 때에 그에 따른 사이클의 성능특성에 대해 연구를 하였다. 다양한 혼합작동유체 중 산업용 히트펌프에 연구 중인 R32/R152a를 해양온도차발전에 적용하였다. 사이클로는 기존의 밀폐형사이클, 암모니아/물 혼합물에 적용하고 있는 칼리나 사이클에 대해 시뮬레이션 해석을 수행하였다. 온열원의 온도는 26℃, 냉열원의 온도는 5℃를 적용하였다. R32를 적용한 밀폐사이클의 출력은 22kW, 사이클의 효율은 2.02%를 보였다. 혼합작동유체를 적용하였을 때에 R32/R152a(67%:33%)의 출력은 23.24kW, 사이클 효율은 2.26%로 기존의 단일 냉매보다 5.6%, 사이클효율은 11%상승함을 확인 하였다. 칼리나 사이클 또한 위와 같은 방법으로 연구를 수행하였다.