본 논문은 CO2의 정압 비열이 최대인 준임계 온도를 경계점으로 하여 공기 냉각기의 열교환 과정을 준임계 전 구간, 준임계 구간, 준임계 후 구간 등 3개의 온도 구간으로 나누었다. 100~0 ℃ 범위에서 CO2의 발열 과정 계산 결과 준임계 구간 온도에서의 발열량 비율이 49.8%에 달했으며, (화적) 이론 기반 시뮬레이션 결과 또한 발열량이 주로 두 번째 단계인 준임계 구간에 집중됨을 보여주었다. 준임계 구간의 열교환 특성을 바탕으로 기준 운전 조건에서 최적 공기 냉각기 유입 압력과 온도를 도출하는 간단한 알고리즘을 제안하였다. 65 ℃ 온수 생산 시 최적 공기 냉각기 유입 압력은 11.34 MPa, 유입 온도는 79.96 ℃임을 발견하였다. 다양한 유입 압력하에서 실험 검증을 진행하고 공기 냉각기 내 수온 분포를 분석하였다. 결과는 CO2와 수유량이 각각 15.0 g/s일 때, 11.3 MPa 유입 압력 하에서 준임계 온도 구간 내에서 수온이 17 ℃에서 41 ℃로 빠르게 상승하며 가열량 비율이 50.1%, 출수 온도는 64.1 ℃, 시스템 COP는 최대 3.23임을 나타내었다.

공기냉각기;열위치 에너지(화적);준임계 온도 구간;최적 압력;CO2