냉매-오일 혼합물의 용해도 및 혼화성을 측정하기 위해 실험장치를 구성하여 기-액 상평형 실험을 수행하였다. 실험냉매로는 R-152a와 R-404A를 선정하였으며, 실험오일로는 POE(Polyolester)계 오일을 사용하였다. 각각 오일의 점도는 ISO(국제표준기구)에서 규정한 점도인 22cSt를 가지는 CPI. Eng.사의 EMKARATE 22H오일을 사용하였다.
R-152a/POE 오일 혼합물의 용해도 및 혼화성 자료는 실험온도의 경우 263.15~323.15K 영역에서 10K 간격으로, 실험 오일농도의 경우, 0～90wt%(0, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90wt%) 영역에 대하여 실험을 수행하였다. R-404A/POE 오일 혼합물의 용해도 및 혼화성 자료는 실험온도의 경우 263.15~323.15K 영역에서 10K 간격으로, 실험 오일농도의 경우, 0～90wt%(0, 5, 10, 20, 30, 50, 80, 90wt%) 영역에 대하여 실험을 수행하였다. 실험을 통해 냉매-오일 혼합물의 온도, 압력, 액상의 높이를 측정하였으며, 혼합물의 혼화성을 관찰하였다. 이러한 측정값을 이용하여 냉매-오일 혼합물에 대해 혼합물의 온도, 오일 질량분율의 함수로써 혼합물의 증기압을 예측할 수 있는 상관관계식을 다음과 같이 제시하였다.
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여기서, P는 혼합물의 압력, T는 혼합물의 온도, ω는 오일 질량분율이며, 는 실험상수 값이다. 그리고 온도의 단위는 °K이다. 이 상관관계식을 이용할 경우 R-152a/EMKARATE 22H 오일 혼합물의 경우 ±2.44%, R-404A/EMKARATE 22H 오일 혼합물의 경우 ±2.49%와 같은 RMS 오차범위를 나타내었다.
R-152a/EMKARATE 22H 오일 혼합물의 비혼화성은 40~70wt% 구간에서 관찰되었고, R-404A/EMKARATE 22H 오일 혼합물의 비혼화성은 20~50wt% 구간에서 관찰되었다.
Alternative Abstract
We set up the solubility and miscibility measurement apparatus for performing the vapor-liquid equilibrium(VLE) experiment of refrigerant-oil mixture. As a experiment refrigerant, we selected the R-152a and R-404A and as a experiment oil, we selected the POE(Polyolester) oil. The oil's viscosity is 22cSt which is provided for ISO(International Standard Organization) and product name is EMKARATE 22H made from ICI. Eng.
The solubility and miscibility data for the R-152a/POE oil mixtures and R-404A/POE oil mixtures are obtained over the temperature range from 263.15K~323.15K with 10K intervals and the oil concentration range from 0 to 90 wt%. Through the experiment, We measured pressure, temperature and the height of liquid phase of the refrigerant-oil mixture and observed the miscibility of the mixture. Using this experimental data, we would like to summit the experimental equation which is able to predict the vapor pressure of mixture as a function of temperature and oil mass fraction.
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where, P is pressure of mixture, T is temperature of mixture, ω is oil mass fraction, a1～a12 are experiment constants. And the unit of temperature is °K. Using the above equation, in the R-152a/EMKARATE 22H oil mixture, the average root-mean-square(RMS) deviation between measured data and calculated results from the experiment equation is 2.441%, in the R-404A/EMKARATE 22H oil mixture, that is 2.493%.
Immiscibility of R-152a/EMKARATE 22H oil mixtures were observed at the oil concentrations 40～70 wt% and R-404A/EMKARATE 22H oil mixtures were observed at the oil concentrations 20～50 wt%.
