가변 운전 R290 증발기 엔트로피 기반 재설계

컴팩트 열펌프 증발기는 가변 운전 조건에서 열 부하를 유지하면서도 열전달 향상과 냉매 측 압력 손실의 균형을 맞춰야 합니다. 기존의 고정 형상 최적화는 압축기 속도 및 공기-물 온도 상승에 따른 최소 비가역성 기준 변화에 대한 통찰력이 제한적이었습니다. 본 연구는 평균 기후 에너지 관련 제품 조건에서 R290 핀-튜브 증발기의 열역학적 재설계 방향을 해석하기 위해 불완전성 설계 곡선(IDC) 기반의 제2법칙 프레임워크를 개발했습니다. 제조업체에서 보정된 Dymola/Modelica 기준 모델과 51개의 독점적인 정상 상태 테스트 벤치 데이터를 활용하여 국부 열역학적 상태를 파악했습니다. 이 상태들은 후처리 과정을 거쳐 2상 및 과열 영역을 식별하고, 열전달 및 유동 마찰 엔트로피 생성을 분리하며, 각 작동 조건을 상태 의존적 최소 엔트로피 기준으로 정규화했습니다. 분석 결과, 두 가지 유효성 체제가 확인되었습니다. 유효성이 높은 조건에서는 압축기 속도 증가로 인한 냉매 질량 유량 증가가 유동 마찰 비가역성을 지배했습니다. 기준 면적은 작동 영역 전반에 걸쳐 이동했으며, 결과적인 IDC는 면적 감소 방향을 제시했습니다. 매개변수 스크리닝 기반의 수치적 후보는 총 증발기 열전달 면적을 1.58m²에서 1.11m²로 29.6% 감소시켰으며, 모든 평가된 작동 지점에서 요구되는 시뮬레이션 열 부하를 만족했습니다. 따라서 본 연구는 실용적인 설계 지침이나 실험적으로 검증된 대체 형상이라기보다는 IDC 방법론적 프레임워크의 이론적 및 수치적 시연으로 해석되어야 합니다.