듀얼 응축기 적용에 의한 전차용 냉방시스템 성능 특성 연구

Abstract

In the past, there was a lack of interest in the operating environment due to problems of technology and cost in the military vehicles, and many military vehicles with no air conditioner were developed. In the recently developed military vehicles, the internal temperature of the vehicle has risen more than in the past due to internal heat load due to the mounting of control devices and advanced parts, and external heat load due to global warming caused by overuse of fossil fuel. In order to minimize the thermal stress of the crew by providing comfortable air to the crew, it is necessary to improve the operation performance of the crew and to perform the role to maintain the optimum operating environment of the onboard equipment. And for the above reasons, a retrofit project is underway to install a cooling system in past military vehicles. However, adding air-conditioning devices to already-completed vehicles has many difficulties for the following reasons. (1) Considering the operator's activity space, installation space due to various control devices is limited. (2) Depending on the vehicle, various components such as a condenser, an evaporator, and a compressor, which are components of a cooling system, should be arranged in various forms. (3) The cooling performance is required to be higher than the commercial air-conditioning system considering not only the heat load due to the outside air but also the heat load generated during the operation of the mounting equipment and the air flow failure due to various auxiliary equipment and blind spot. (4) Unlike commercial vehicles, it is not possible to develop and standardize compressor, condenser, and evaporator for military water vehicles due to limited production volume (small quantity production of multiple items). In order to satisfy the limited space and the maximum performance as described above, a dual condenser is being sought for arranging the condenser. However, research on the cooling system using dual condenser is insufficient. Most of studies on condenser material, type, number of path, shape of fin, etc. have been actively studied. In this study, the performance characteristics of the cooling system by applying the dual condenser were analyzed. The cooling system of the dual condenser and the single condenser with the same area was constructed and analyzed by experiments on the cooling performance of each system, the temperature of the evaporator discharge air, and the sub-cooling degree according to the compressor RPM, the refrigerant charge amount. The purpose of this study is to provide experimental results on the application of dual condenser in limited space.

과거의 군수용 차량에는 기술력과 비용 등의 문제로 운용 환경에 대한 관심이 부족하여 냉방장치가 미 탑제된 군수용 차량이 많이 개발되었다. 근래 개발되는 군수용 차량에는 제어장치, 첨단 부품 등의 탑재로 인한 내부 열 부하와 화석 연료의 과다 사용에 따른 지구 온난화 현상으로 인한 외부 열 부하로 인해 과거보다 차량 내부의 온도가 상승되었다. 승무원에게 쾌적한 공기를 제공함으로서 승무원의 열적 스트레스를 최소화하여 승무원의 작전수행 향상 및 내부 탑재 장비가 최적의 작동 환경을 유지시키기 위한 역할을 수행할 수 있도록 근래의 군수용 차량에는 냉방장치가 탑재되어 개발을 하고 있으며, 위와 같은 이유로 과거의 군수용 차량에도 냉방장치를 탑재하는 개조 사업이 진행중에 있다. 하지만 이미 완성된 차량에 냉방장치를 추가하는 것에는 아래와 같은 이유로 많은 어려움이 따른다. (1) 운용자의 활동 공간 고려, 각종 제어장치로 인한 설치공간이 제한적임. (2) 차량에 따라 냉방시스템의 구성품인 응축기, 증발기, 압축기등을 다양하게 배치해야 하며, 그 형상 또한 다양한 형태로 설계되어야 함. (3) 냉방성능은 외기로 인한 열 부하와 아니라 탑재 장비 가동 중 발생하는 열 부하 및 각종 부수장비로 인한 공기 유동 장애 및 사각지대를 고려하여 상용차량용 냉방장치에 비하여 고성능으로 설계 필요. (4) 상용차량과 달리 제작 수량이 제한적인 관계(다품종 소량생산)로 군수차량 전용 압축기 및 응축기, 증발기에 대한 개발 및 표준화가 불가함. 위와 같은 문제점인 제한적인 공간 및 최대의 성능을 만족시키기위해 응축기의 배치를 듀얼 응축기로 적용하는 방안을 모색하고 있다. 하지만 듀얼 응축기를 적용한 냉방시스템의 연구는 미흡하며, 대부분 응축기의 재질, 타입, 패스 수, 핀의 형상 등의 연구가 활발한 상황으로 응축기를 2개이상 사용하여 전열 면적을 대폭 향상시켜 특성을 비교한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 듀얼 응축기 적용에 의한 냉방시스템의 성능 특성을 분석하였다. 동일한 면적을 가지는 듀얼 응축기와 싱글 응축기의 냉방시스템을 구성하여 압축기 회전수, 냉매 봉입량에 따른 각 시스템의 냉방성능, 증발기 토출 공기온도, 과냉각도의 변화 실험을 통해 분석하였다. 이를 통해 제한적인 공간에서 듀얼 응축기의 적용에 따른 실험적 연구 결과를 제공하는 것이 본 연구의 목적이다.