The absorption heat pump has received growing attention in the past years from the areas of refrigeration and air-conditioning, especially in the aspect of energy saving and the protection of environment. At the present time, ozone depletion and the concomitant regulation of CFC refrigerants has created an interest in non-ozone-depleting refrigerants for use in commercial sized chillers. Also, the emphasis on electrical demend especially in the summer, has created an interest in cooling technologies which are driven by other than electrical means. One older technology which has found resurgence in this new climate is absorption cooling. The performance and officiency of an absorption chiller are determined to a large degree by the properties of the working fluids.
But the existing working fluid for the absorption chiller had some problems, the corrosion and the crystallization problem. To overcome these disadvantages, many researchers have investigated about new organic working fluid. In this work, the TFE+quinoline system was proposed as a possible new organic working pair, and a seried of thermodynamic and physical proper ties were measured with these results, both Duhring diagram and H-T-X chart were constructed. To evaluate the applicability of the TFE+quinoline system, cycle simulation was performed and they were similar to those of the existing proposed organic working pairs. The temperature of the generator was high, so there may be a problem vaporization of an absorbent but at low pressure and moderate concentration range, it is not a serious problem. VLE experiment is needed to clarify this problem.
Also, to check the reliability and accuracy of cycle simulation, the comparison between the cycle simulation and experimental operation was performed. With this result, it is found that we can decrease the temperature of the high-temperature generator and the danger of corrosion problem by adapting the hybrid cycle (including additional vapor compressor). To obtain same level of COP and concentration difference, it is possible to operate in lower high-temperature generator by using the hybrid double-effect cycle. But in real operation, the COP is largely different from that of cycle simulation due to the poor heat exchange within the experimental apparatus.
건물 공조용이나 산업용으로 널리 사용되고 있는 상용화된 대형 흡수식 냉방기는 외부로 열을 방출시키기 위하여 수냉방식의 냉각탑을 사용하고 있다. 장치를 소형화하고 가정용으로의 보급을 확대하기 위해서는 이러한 수냉식 냉각탑을 제거한 공냉식 시스템을 개발하여야 한다. 그러나 기존의 작동유체인 브롬화리튬 수용액은 결정 문제로 인해 공냉식 시스템에 직접 적용하는 것이 불가능하며 이러한 단점을 보완하기 위해 각종 첨가제에 대한 연구가 진행되어 왔다. 또한 열펌프에 사용되는 대표적인 다른 작동유체인 암모니아-물 계의 경우 암모니아의 유독성으로 인해, 냉동 온도를 물의 빙점 이하로 낮출 수 있음에도 불구하고 사용이 많이 제한되어 온 것이 사실이다.
본 연구에서는 이러한 기존 작동유체의 단점을 보완하고 흡수식 열펌프에 사용하기 위하여 유기 작동유체에 대한 연구를 수행하였다. 하나의 작동유체를 개발하기 위해서는 이론적, 실험적인 다양한 열역학적, 열물리적 고찰이 이루어져야 한다. 따라서 여기에서는 냉매와 흡수제의 끓는점 차이, 용해도, 점도 등을 고려하여 TEF를 냉매로, 퀴놀린을 흡수제로 한 유기 작동유체를 선정하였고, 이 작동유체의 상용화 가능성을 점검하기 위해 일련의 열역학적, 열물리적 성질을 측정하였다. 측정된 값들은 증기압, 비열, 그리고 희석열이었으며, 이들 데이터들은 사이클 시뮬레이션에서 중요하게 사용되는 듀링 선도 및 엔탈피 선도를 작성하는데 쓰여졌다. 사이클 시뮬레이션 결과 새로 제안된 TEF/퀴놀린 계의 경우 기존에 제안되었던 유기 작동유체에 상응하는 성능계수를 보여주어 실제 작동유체로 사용될 수 있는 가능성을 보였다. 그러나 2중 효용으로 장치를 가동할 경우 재생기의 온도가 높이 상승하게 되어, 재생기에서 발생하는 증기에는 흡수제의 증기가 존재하지 않는다는 가정이 성립하지 않을 수도 있다. 따라서 이를 위해서는 VLE와 같은 추가 연구가 필요하다고 생각된다.
사이클 시뮬레이션과 실제 장치 작동 결과를 비교해 보기 위하여 2중 효용 하이브리드 사이클을 구성하여 실험해 보았다. 하이브리드 사이클이란 증기압을 높이기 위해 추가로 압축기를 장착한 시스템을 말하며, 이 실험에서 사용된 작동유체는 브롬화리튬 수용액이었다. 실험 결과 압축기를 추가로 장착할 경우 재생기의 온도를 상당 부분 낮출 수 있음이 입증되었으며, 이는 고온에서ㅓ 치명적으로 발생할 수 있는 부식성의 위험을 낮춘다는데에 의미가 있다고 하겠다. 그러나 이를 위해서는 압축기를 가동시키기 위한 추가 전력이 필요하므로 실제 장치의 성능 계수를 떨어뜨리는 원인이 된다. 하지만 고온에서 부식성의 위험이 상당한 단점이 되기 때문에 이러한 성능 저하를 감수하면서도 하이브리드 사이클을 구성할 경우 장기적인 관점에서 이익을 볼 수 있다는 결론을 내릴 수 있었다.
