New working fluids for air-cooled absorption heat pump have been developed. To improve the performance of air-cooled absorption heat pump, lithium bromide+lithium iodide+1,3-propanediol+water (LiBr/LiI mole ratio=4 and (LiBr+ LiI)/$HO(CH_2)_3OH$ mass ratio=4) and lithium bromide+lithium iodide+lithium chloride+lithium nitrate+water (mole ratio=5:1:1:x) systems were selected. Through the measurement of solubility and vapor pressure, Duhring charts of working fluids candidates were constructed. From the Duhring charts, the mixing mole ratio of lithium bromide+lithium iodide+lithium chloride+lithium nitrate+water system was determined as 5:1:1:0.5. On the Duhring charts, the lithium bromide+lithium iodide+1,3-propanediol+water and lithium bromide+lithium iodide+lithium chloride+lithium nitrate+water systems could be operated with appropriate operation range. For more detailed cycle analysis, heat capacities, densities and viscosities of the two selected systems were measured and then the enthalpy-concentration charts were constructed. Through the cycle analysis, the absorption cycle using the lithium bromide+lithium iodide+1,3-propanediol+water (LiBr/LiI mole ratio=4 and (LiBr+LiI)/$HO(CH_2)_3OH$ mass ratio=4) system and lithium bromide+lithium iodide+lithium chloride+lithium nitrate+water (mole ratio=5:1:1:0.5) system was found to have high theoretical COP, low crystallization temperature, and high cooling capacity at the given condition. ($T_e=5℃$, $T_a=T_c=50℃$).
오존층 파괴의 주범인 프레온 계열의 냉매와 여름철 전력 수요 부족 현상에 대한 대책으로 흡수식 냉방기가 관심을 모으게 되었다. 이 흡수식 냉방기의 보급 확대를 위해서는 몇가지 개선이 필요한데, 공냉화를 통한 냉방기 크기의 축소와 효율의 증대가 그것이다. 이러한 목표들은 냉방기에 쓰이는 흡수 용액과 냉방기 사이클의 개발 등을 통해서 가능하며, 본 연구에서는 흡수 용액의 개선을 위해 기존의 브롬화리튬 용액에 첨가제를 넣어 물성을 개선하고자 하였다.
대상계로는 LiBr+LiI+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$ (LiBr/LiI mole ratio=4, (LiBr+LiI)/$HO(CH_2)_3OH$ mass ratio=4) 계와 LiBr+LiI+LiCl+$LiNO_3$+$H_2O$ (mole ratio=5:1:1:x) 계를 작동 유체로 하였으며, 이 계들을 대상으로 용해도와 증기압을 측정하여 듀링선도를 작성하였고 듀링 선도를 통해 공냉화에 충분하도록 작동영역이 확장되었음을 보았다. 특히 LiBr+LiI+LiCl+$LiNO_3+H_2O$ 계의 경우, 용해도 실험 결과와 듀링선도를 통해 $LiNO_3$의 최적 몰비가 0.5임을 알 수 있었다. 이렇게 확정된 두 계가 냉방기에서 적절한 작동을 할 수 있는지 알아 보기 위해 밀도와 점도, 열용량을 측정하였다. 점도에 있어서 LiBr+LiI+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$계의 경우, 유기 첨가제의 질량비를 낮추어 LiBr+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$계 보다 낮은 점도를 보였으며, LiBr+LiI+LiCl+$LiNO_3+H_2O$ 계의 경우는 같은 농도에서는 경우, LiBr+LiI+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$ 계보다 약간 높은 점도를 보였으나, 작동 영역안에서는 더 낮은 점도를 보여, 두 계 모두 일반적으로 작동할 수 있는 점도를 보였다.
또한, 열 용량 측정을 통해 두 계의 엔탈피 선도를 작성하였고, 용해도, 증기압 결과들과 함께 이중 효용 냉방기 사이클 모사를 수행하였다. 공냉화를 위해 필수적인 조건들인 증발기 온도 5℃, 응축기, 흡수기 온도 50°C의 조건에서 LiBr+LiI+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$ 계와 LiBr+LiI+LiCl+$LiNO_3+H_2O$계 모두 기존의 LiBr+$H_2O$계보다 넓은 작동 영역을 보였으며, 특히 발생기에서의 농도차도 더 크게 나타나, 냉방 용량도 더 크게 나타남을 알 수 있었다. LiBr+LiI+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$계가 LiBr+LiI+LiCl+$LiNO_3+H_2O$ 계보다 성능계수에서 약간 앞서는 것이 관찰되었으나, $HO(CH_2)_3OH$의 경우, 냉매 상?L} 존재할 가능성이 있으므로, LiBr+LiI+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$계의 기액 평형 문제를 규명하여야 할 것이다.
LiBr+LiI+$HO(CH_2)_3OH+H_2O$( LiBr/LiI mole ratio=4, (LiBr+LiI)/$HO(CH_2)_3OH$ mass ratio=4)계와 LiBr+LiI+LiCl+$LiNO_3+H_2O$ (mole ratio=5:1:1:0.5)계가 공냉형 흡수식 냉방기의 새로운 작동 유체로 쓰여질 수 있음을 알았다.