2상 유체 냉장
이 예제에서는 2상 유체 컴포넌트를 사용하여 증기 압축 냉장 사이클을 모델링합니다. 압축기가 R-134a 냉매를 응축기, 팽창 밸브, 증발기로 순환시킵니다. 압축기에서 나오는 고온 가스가 열 전달을 통해 응축기에서 응축되어 환경으로 전달됩니다. 냉매가 팽창 밸브를 통과하면서 압력이 감소합니다. 이 압력 감소는 냉매의 포화 온도를 낮춥니다. 이를 통해 냉매는 냉장실의 열을 흡수하며 증발기에서 끓습니다. 냉매는 이후 압축기로 돌아가 사이클을 반복합니다. 제어기는 압축기를 켜고 끄는 과정을 반복하면서 냉장실의 온도를 원하는 범위 내에서 유지합니다.
모델
스코프의 시뮬레이션 결과
Simscape 기록의 시뮬레이션 결과
아래 그림에는 시간에 따른 냉장 사이클 성능이 플로팅되어 있으며, 압력, 온도, 에너지 유량, 질량 유량이 포함됩니다. 그림에 따르면 이 냉장 사이클은 약 5.5의 압축기 압력비에서 작동합니다. 성능 계수는 압축기 전력 입력 대비 추출된 열의 비로, 약 4입니다.
아래 그림에는 냉장 사이클의 네 지점에서의 증기 품질이 플로팅되어 있습니다. 압축기가 켜지면 증발기가 냉장실에서 열을 충분히 흡수하여 냉매를 완전히 기화시킵니다. 그러면 응축기가 증기 품질을 약 0.02로 낮춥니다. 팽창 밸브에서는 플래시 증발이 발생하여 냉매가 약 0.4의 증기 품질로 증발기에 들어갑니다.
Simscape 기록 결과 애니메이션
아래 그림은 냉장 사이클의 유체 상태가 시간 경과에 따라 어떻게 변화하는지 보여줍니다. 냉장 사이클의 네 지점(압축기 입구, 응축기 입구, 팽창 밸브 입구, 증발기 입구)이 압력-엔탈피 다이어그램에 플로팅되어 있습니다. 점선 등고선은 온도를 나타내고, 회색 곡선은 포화 돔을 나타냅니다.
유체 속성
다음 두 그림은 냉매 R-134a의 유체 속성을 압력(p)과 비내부에너지(u)의 함수 그리고 압력(p)과 정규화된 내부 에너지(unorm)의 함수로 각각 나타낸 것입니다. 유체 상태는 다음과 같습니다.
-1 <= unorm < 0일 때 과냉 액체
0 <= unorm <= 1일 때 2상 혼합물
1 <= unorm <= 2일 때 과열 증기
유체 속성 데이터는 p와 unorm으로 구성된 사각 그리드로 제공됩니다. 따라서 p와 u를 기준으로 하는 그리드는 사각이 아닙니다.
R-134a 유체 속성 데이터는 r134aPropertyTables.mat에서 확인할 수 있습니다.
