저온 압축기를 이용한 맥동관 냉동기의 설계와 실험적 검증 = Design and experimental investigation on pulse tube refrigerator using cold compressor

Cited 0 time in webofscience Cited 0 time in scopus
  • Hit : 56
  • Download : 0
본 연구는 액체 질소 온도에서 작동하는 선형 압축기의 출력을 증가시켜 20 K에서 더욱 큰 냉각 용량 및 높은 효율을 얻는 맥동관 냉동기의 설계 과정과 실험적 검증에 대해 다룬다. 동일한 선형 모터를 이용하여 선형 압축기의 출력을 증가시키기 위해 피스톤의 직경, 무게와 맥동관 요소들의 규격 등에 변화를 주어 선형 압축기의 내의 피스톤 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 전류와 피스톤의 진폭의 위상 차이가 $90^\circ$일 때 선형 압축기의 출력이 동일한 입력하는 전류의 크기 및 피스톤의 진폭에 대해 최대가 되는 것을 확인하였다. 따라서 진행한 분석을 토대로 선형 압축기 내부에 흐르는 전류와 피스톤의 진폭의 위상 차이가 $90^\circ$가 되도록 피스톤의 직경과 무게를 선정하였다. 선정된 피스톤의 직경은 33 mm였으며 그 무게는 413 g이었다. 또한 맥동관 냉동기의 효율을 높이기 위하여 재생기에서 발생하는 손실에 대해 분석하였다. 재생기의 형상을 400번의 스테인리스 스틸 망으로 30mm를 채우고 86 $\mu$m 직경의 납 구슬로 10 mm 를 채웠을 때, 가장 큰 냉각 용량과 높은 효율을 얻을 수 있는 것을 확인하였다. 이러한 수치해석 결과를 바탕으로 실제 장치를 제작하고 실험적으로 검증하였다. 제작한 33 mm 직경의 피스톤을 통해 선형 압축기는 20 bar의 내부 압력과 50 Hz 작동 주파수에서 80 W의 출력을 생성하였다. 이는 기존의 27 mm 직경의 피스톤을 사용하였을 때보다 약 60% 증가한 값이다. 제작한 피스톤을 이용한 맥동관 냉동기의 성능도 실험적으로 검증하였다. 저온부는 내부 압력 18 bar, 46 Hz에서 무부하 온도 16 K을 달성하였다. 이때 20 K에서 측정한 냉각 용량은 1.9 W, 카르노 COP는 10.1%였다.
Advisors
정상권researcherJeong, Sangkwonresearcher
Description
한국과학기술원 :기계공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2020
Identifier
325007
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학과, 2020.2,[iv, 67 p. :]

Keywords

맥동관 냉동기▼a선형 압축기▼a재생기; Pulse tube refrigerator▼aLinear compressor▼aRegenerator

URI
http://hdl.handle.net/10203/284067
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=910879&flag=dissertation
Appears in Collection
ME-Theses_Master(석사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0