본 논문은 제트 냉각 사이클(ERC)의 낮은 에너지 효율과 고온 운전 조건에서 성능 저하 문제를 다루며, 기액 분리기를 갖춘 새로운 증압 보조 제트 냉각 사이클을 제안한다. 이 사이클은 증발기의 단위 냉각량이 크고 필요한 발생기 열량이 적다. 열역학적 방법을 기반으로 기존의 두 가지 증압 보조 제트 냉각 사이클과 본 사이클을 비교 분석하였으며, 네 가지 친환경 냉매의 적합성을 체계적으로 평가하였다. 연구 결과, 개선된 사이클은 기액 분리를 통해 증발기 입구 건도(dryness)를 낮추며, 전형적인 작업 조건(발생 온도 80 ℃, 응축 온도 35 ℃, 증발 온도 0 ℃)에서 COP가 1.198에 달해 기존 사이클 대비 성능이 크게 향상되었다. R1234ze(Z)는 낮은 GWP와 최적 열성능을 겸비해 최적 냉매로 선정되었다. 파라미터 민감도 분석 결과, 개선된 사이클의 COP는 응축 온도 상승에 따라 증가했으며(응축 온도 30 ℃에서 40 ℃로 상승 시 COP는 1.168에서 1.232로 증가), 기존 사이클은 감소 추세를 보였다; 발생 온도가 70 ℃에서 90 ℃로 상승할 때 개선된 사이클의 COP는 28.6% 감소했으나 냉각량은 여전히 기존 사이클보다 높았다. 연구 결과는 저품위 열 구동 냉각 기술의 에너지 효율 향상과 친환경 냉매 적용에 이론적 근거를 제공한다.

제트 냉각; 증압기; 친환경 냉매; 성능 비교