포접화합물의 냉각특성에 미치는 첨가제의 영향

Abstract

빙축열시스템에서는 저온축열물질로서 물을 사용하고 있다. 그러나 냉방온도보다 현저히 낮은 빙점과 높은 과냉도 때문에 축냉과정동안 냉동기의 성능이 저하된다. 또한 얼음의 낮은 열전도율로 인하여 방냉시 열교환이 미흡한 문제가 있다. 따라서 이러한 단점들은 저온축열시스템의 새로운 저온축열물질의 발달을 요구하고 있으며, 그것들 중의 하나가 바로 포접화합물이다. 본 연구에서는 냉열원온도 -6℃, -7℃, -8℃에서 TMA25wt%-물계 포접화합물에 Ethanol, Ethylene Glycol, Acetone을 각 질량농도별로 첨가하여 상변화온도, 과냉도, 비열 및 체적변화율 등의 냉각특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 그 결과들은 다음과 같다. 1) 상변화온도는 첨가제를 첨가한 경우 3.82～5.58℃가 향상되었고, 냉열원온도가 낮아질수록 상변화온도는 감소하였다. 그리고 -6, -7, -8℃에서 Acetone 0.2wt%를 첨가한 경우에 5.53, 5.57, 5.58℃로서 가장 높은 상변화온도를 나타내었다. 2) 과냉도는 첨가제를 첨가한 경우 0.78～7.18℃의 과냉각 억제효과를 나타내었으며, 냉열원온도가 낮아질수록 과냉도가 감소하였으며, -6, -7, -8℃에서 Ethanol 0.5wt%를 첨가한 경우에 0.87, 0.81, 0.69℃로서 가장 낮은 과냉도를 나타내었다. 3) 비열은 첨가제를 첨가한 경우 0.01～0.84kJ/㎏℃가 증가하였고, -6, -7℃에서 E.G. 0.2wt%를 첨가한 경우에 3.64, 3.73kJ/㎏℃, -8℃에서 Acetone 0.2wt%를 첨가한 경우에 4.49kJ/㎏℃로써 가장 높은 비열값을 나타내었다. 4) 체적변화율은 첨가제를 첨가한 경우 0.11～1.5%의 체적이 감소되었고, -6, -7℃에서 Ethanol 0.5wt%를 첨가한 경우에 2.26, 2.07%, -8℃에서 Acetone 0.4wt%를 첨가한 경우에 2.06%로써 가장 많은 체적이 감소하였다.|The water is used as a low thermal storage material in the ice storage system. But it causes to deteriorate the performance of refrigerator due to the low freezing point and the high degree of supercooling. Also the ice has the low heat conductivity during the melting process. Because of such disadvantages the low thermal storage system requires to develop new low thermal storage materials. One of them is clathrate compounds. Therefore this study is performed to investigate the cooling characteristics of TMA25wt% clathrate compound with additives; the phase change temperature, the supercooling, specific heat and the rate of volume change. Additives are ethanol, ethylene glycol, acetone and the heat source temperatures are -6℃, -7℃ and -8℃, respectively. The conclusions are as follows : 1) The phase change temperature ranges over 3.82～5.58℃ for TMA25wt% clathrate with additives and a trend to be decreased as the heat source temperature is lowered. The highest phase change temperature is obtained in case of TMA25wt% clathrate with 0.2wt% acetone and the obtained values are 5.53℃, 5.57℃ and 5.58℃ at -6℃, -7℃ and -8℃ heat source, respectively. 2) The supercooling is repressed by 0.78～7.18℃ in case of TMA25wt% clathrate with additives and shows a trend to be decreased as the heat source temperature is lowered. The best repression effect of supercooling is obtained in case of TMA25wt% clathrate with 0.5wt% ethanol. The repressed values of temperature are 0.87℃, 0.81℃ and 0.69℃ at -6℃, -7℃ and -8℃ heat source, respectively. 3) The specific heat is increased by 0.01～0.84kJ/㎏℃ in case of TMA25wt% clathrate with additives. The highest specific heat is obtained in case of TMA25wt% clathrate with 0.2wt% ethylene glycol and 0.2wt% acetone. The obtained values are 3.64kJ/㎏℃ and 3.73kJ/㎏℃ at -6℃, -7℃ heat source, respectively and another value is 4.49kJ/㎏℃ at -8℃ heat source. 4) The volume is decreased by 0.11～1.5% after the phase change in case of TMA25wt% clathrate with additives. The highest rate of volume change is obtained in case of TMA25wt% clathrate with 0.5wt% ethanol and the obtained values are 2.26% and 2.07% at -6℃ and -7℃ heat source, respectively. Another highest rate of volume change is obtained in case of TMA25wt% clathrate with 0.4wt% acetone and it is 2.06% at -8℃ heat source.