냉동 공학 마무리

▣펠티어 효과 (Peltier's Effect) :

종류가 다른 금속을 링(ring)모양으로 접속하여 전류를 흐르게 하면 한쪽의 접합은 고온이 되고 다른 한 쪽의 접합점은 저온이 된다.

▣흡수식냉동기

<발생기-응축기-팽창밸브-증발기-흡수기>

㉠흡수기 : 냉매를 흡수제에 흡수시켜 희용액(흡수제+냉매) 으로 만들어 용액펌프로 발생기(재생기)에 보낸다.

㉡발생기 : 희용액을 열원에 의하여 가열하여 냉매와 흡수제를 분리시켜 교환기를 거쳐 흡수기에 보내진다.

㉢응축기 : 냉각수와 열교환하여 응축,액화된다.

㉣증발기 : 냉수로부터 열을 빼앗아 증발하여 흡수기의 흡수제에 흡수되며 냉각되어진 냉수를 냉동목적에 이용한다.

흡수제와 냉매

냉 매 흡수제

NH3 H2O

H2O LiBr(리튬브로마이드)

* 열교환기 : 흡수기에서 희석된 용액은 펌프에 의해 열교환기에 보내지고 여기서는 발생기에서 돌아오는 고온의 농흡수액을 열 교환시켜 발생기로 보냄으로써 열효율을 향상 시킨다.

* 압축기의 역할을 하는 것 → 발생기, 흡수기, 흡수용액펌프

* 흡수식 냉동기는 압축기 대신 흡수기와 발생기를 사용하기 때문에 소음이 적으며 구조가 복잡하다.

* 터보 냉동기는 고속회전에 비교적 안정적이며 중.대용량 냉동기에 적합하다.

▣흡수식 냉동기의 특징

*장점 ①소음, 진동이 적다.

②전력수요가 적다.

③운전경비가 절감

④사고발생 우려가 적다.

*단점 ①설비비가 많이든다.

②부속설비가 압축식의 2배정도로 커진다.

③급랭으로 결정사고가 발생하기 쉽다.

④예냉시간 길다.

<p749> ↴ ※압축기는 등엔트로피 과정이다.

구성기기	역할	상태변화	온도	압력	엔탈피	엔트로피
압축기	압력증대 장치	단열	상승	상승	증가	일정
응축기	열제거 장치	등온	일정	일정	저하	감소
팽창밸브	압력감소 및 유량조절	단열	저하	저하	불변	상승(小)
증발기	열흡수장치	등온	일정	일정	상승	증가

▣냉매의 구비조건

물리적 조건

①저온에서도 높은 포화압력

②임계온도가 높을 것 (상온이상)

③응고온도가 낮을 것

④증발잠열이 크고 액체비열이 작을 것

⑤윤활유 수분등과 작용하여 냉동작용에 영향을 미치는 일이 없을 것

⑥전열양호 ⑦점도와 표면장력이 작을 것

⑧비열비가 작을 것 ⑨전기적 절연내력이 작을 것

⑩터보냉동기용 냉매는 가스 비중이 클 것

▣용량에 따른 사용냉매

소형: R-11, R-113

중형: R-11, R-114

대형: R-12, R-500

▣유압상승원인

①유압계불량

②유압 조절밸브를 너무 잠그었을 때

③유온이 낮을 때

④유배관이 막힘

▣수분 오일과의 관계

(가)물과 NH3는 대단히 잘 용해된다. (약 900배 용적)

(나)냉동장치에 수분이 1%혼입하게 되면 증발온도는 0.5℃씩 상승

(다)수분혼입시 유탁액현상 장치내로 넘어가 유막을 형성 전열불량 초래

(라)윤활유와는 잘 용해하지 않는다.

▣ 증발식 응축기는 외기습구온도가 낮을수록 응축능력이

증가한다

▣ 응축기는 ①과열제거 ②응축액화 ③과냉각

의 3대 작용을 한다.

▣ 냉매누설검사

1. NH3

①냄새 ②붉은 리트머스종이⇒청색

③유화초나 유황걸레에 불을 붙여 누설개소에 대면

흰 연기가 발생한다.

④페놀프탈레인 시험지를 물에 적시면⇒홍색

⑤브라인 또는 물에 누설시 네슬러시약을 브라인에

떨어뜨리면 소량 황색 다량 자색

⑥염산을 탈지면에 적셔 누설개소에 대면 흰연기가 발생

2. Freon

①비눗물

②헤라이드 토치 <불꽃반응>

정상:청색 소량:녹색 다량:자색 과량:꺼짐

▣브라인의 부식방지처리

①공기와 접촉하지 않은 순환방식을 채택

②브라인의 PH7.5～8.2

③방청제를 첨가

(가)CaCl2 : 브라인 1ℓ당 중크롬산소다 1.6g첨가 중크롬 산소다 100g당 가성소다 27g첨가

(나)NaCl : 브라인 1ℓ당 중크롬산소다 3.2g첨가 중크롬 산소다 100g당 가성소다 27g첨가

▣브라인의 구비조건

①비열이 클 것 ②열전도율이 클 것 ③점도가 작을 것 ④ 응고점이 낮을 것 ⑤불연성이면 독성이 없을 것

▣브라인의 종류

①무기질 브라인 부식 → CaCl2 < MgCl2 < NaCl

공정점→ -55 ℃ -33.6℃ -21℃

②유기질 브라인:부식성이 거의 없어 거의 모든 금속에 안심하고 사용이 가능

가. 에틸렌글리콜 나. 프로필렌글리콜 다. 에틸알콜

▣용량제어

가. 용량제어의 목적

①부하변동에 대응한 용량제어로 경제적인 운전

②경부하 가동으로 가동이 용이하다.

③고내온도를 일정하게 유지할 수 있다.

④압축기를 보호하여 수명을 연장

나. 용량제어 방법

1) 왕복동 압축기의 용량제어

ⓐ회전수가감법

ⓑ클리어런스 증대법

ⓒ바이패스법

ⓓ일부 실린더를 놀리는 법(언로드방식)

2) 원심 압축기Turbo의 용량제어

ⓐ회전수 가감법

ⓑ흡입 가이드 베인 조절법

ⓒ바이패스 법

ⓓ흡입 댐퍼 조절법

ⓔ냉각수량 조절법

▣윤활

가. 윤활의 목적

나. 강제 급유식

ⓐ압축기 종류에 따른 정상유압

. 입형저속 = 정상저압 + 0.5 ～ 1.5㎏/㎠

. 고속다기통 = 정상저압 + 1.5 ～ 3㎏/㎠

. 터보 =정상저압 + 6㎏/㎠

ⓑ유압계 지시압력 = 정상저압 + 유압

ⓒ비말급유식 + 강제급유식

ⓓ강제급유식 + 유보조펌프식

▣증발기(Evaporator)

1) 냉매상태에 따른 분류

① 건식 : 액(25%), 가스(75%), 소형프레온 냉동장치

(위에서 아래로 공급)

② 반만액식 : 액(50%), 가스(50%)

(아래에서 위로 공급)

③ 만액식 : 액(75%), 가스(25%), 전열이 양호하며

액체 냉각용 증발기에서 사용된다.

(아래에서 위로 공급)

④ 액순환식 : 액펌프에 의해 강제 순환시키므로

급속동결 냉각장치에 사용된다.

소용량에서는 비경제적이다.

2) 용도에 의한 분류

①액체 냉각용

㉠만액식 셸 엔드 튜브식 증발기

㉡건식 셸 엔드 튜브식 증발기

㉢셸엔드 코일형 증발기 ㉣보데러형 증발기

②공기 냉각용

㉠나관 코일식 ㉡판형

㉢캐스케이드형 ㉣멀티피드 멀티석션형

▣응축기(Condenser)의 종류

가. 수냉식

① 입형 셸 & 튜브식 ② 횡형 셜 & 튜브식

③ 2중관식 ④ 7통로식

⑤ 셸 & 코일식 ⑥ 대기식

⑦ 증발식

나. 공냉식

①자연 대류형 응축기

②강제 대류형 응축기

다. 냉각탑 (Cooling Tower)

①냉각톤 : 냉각탑의 냉각능력을 3900㎉/h를 1냉각톤

②쿨링레인지 (Cooling Range)

: 냉각탑 입구수온 - 냉각탑 출구수온

③쿨링 어프로치 (Cooling Approach)

: 냉각탑 출구수온 - 입구공기의 습구온도

♣쿨링 레인지가 클수록, 쿨링 어프로치가 작을수록 성능이 좋은 냉각탑이다.

▣제상(Defrost)

가. 적상의 영향

①증발압력 저하 ②냉동능력 감소 ③압축비 감소

④고내온도 상승 ⑤RT당 소요동력 증가

⑥리퀴드백의 우려

나. 제상 방법

①압축기 정지제상 : 1일 6～8시간 정도 냉동기를

정지시키는 제상

②온수브라인 제상 : 순환중인 차가운 브라인을 주기적으 로 따뜻한 브라인으로 바꾸어 순환시켜 제상

③브라인 분무 제상 : 냉각관 표면에 부동액 또는 브라인 을 살포한다.

④살수식 제상 : 10～25℃의 물을 살포하는 방법 고압가 스 제상과 병행 한다.

⑤고압가스 제상 : 압축기에서 토출된 고온의 냉매증기를 증발기에 유입시켜 응축열에 의해 제상한다, 제상 시간 이 짧고 용이하게 설비할 수 있어 일반적으로 가장 많이 채택하는 방법이다.

▣수액기

① 용량 : NH3용 - 계통내 냉매량의 50%

Freon - 계통내 냉매량의 100%

② 직경이 다른 2개의 수액기를 설치할 때는 상단을 일 치 시킨다.

③ 내용적의 90%이상 충전금지

④ NH3용 - 안전밸브, Freon용 가용전설치

▣유분리기

-설치 위치

NH3 냉동기는 압축기와 응축기 사이 3/4 지점이 적합하며,

프레온 냉동기는 1/4 지점이 적합하다.

-설치 경우

①NH3용 : 필수

②Freon용 : ㉮저온장치 .만액식 증발기 사용시

㉯토출가스 배관이 길어질 때

㉰토출가스에 다량의 오일이 섞여 나간 다고 생각될 경우

▣액분리기

①역할

ⓐ리퀴드백방지 ⓑ압축기 보호

ⓒ기동시 증발기내 액 교란방지

②설치위치

ⓐ증발기와 압축기 사이의 흡입배관

ⓑ증발기보다 높은 위치에 설치한다.

ⓒ증발기 내용적의 20～25% 정도의 용적을 가질 것

▣여과망

ⓐ액관여과기 : 80～100#(MESH)

ⓑ흡입관여과기 : 40#

▣투시경

ⓐSight glass : 냉매량 확인(기포가 없거나 움직이지 않거나, 간헐적일 때는 냉매량이 정상이다.)

응축기-수액기-sight glass-드라이어-전자밸브-팽창밸브

ⓑdry eye : 수분확인 (녹색 : 건조 황록 : 요주의

황 : 다량)

▣저온장치

가. 2단 압축

①채용

압축비 6이상 : NH3용 : -35℃이하

freon용 : -50℃이하

②중간 냉각기

ⓐ역할

- 저단 압축기 토출가스의 과열제거

- 고압액 냉매를 과냉하여 냉동효과를 증대시킨다.

- 액분리기의 역할(고단측 흡입가스의 리퀴드백을

방지한다.)

나.2원 냉동 사이클 - 극저온을 얻기 위한 냉동방식

1) 채용 → 초저온 (-70℃이하)

2) 냉매

ⓐ저온측 : R-13, R-14, 에틸렌, 메탄, 프로판 등 비등 점이 낮은 냉매

ⓑ고온측 : R-12, R-22 등 비등점이 높고 응축압력이 낮은 냉매

3) 캐스케이드 콘덴서

: 저온측 응축기와 고온측 증발기를 결합한 것

4) 팽창 탱크

: 냉동기 정지시 저온냉매의 팽창으로 인한 장치파열 을 방지한다

5) 특징

ⓐ저온, 고온측의 냉매가 다르다.

ⓑ저온, 취성에 강한 재료를 사용해야 한다.

ⓒ사용 윤활유를 저온용으로 한다.

▣R-00

① 일의 자리 : F의 수

② 십의 자리 : H+1

▣터보냉동기에 쓰이는 냉매는?

R-11, R-123

▣기체냉동기의 이상적 사이클의 상태변화는?

단열압축 - 정압방열 - 단열팽창 - 정압수열

압축기 - 응축기 - 팽창밸브 - 증발기

▣입형 쉘 엔 튜브식 (응축기)

①설비면적이 적으며 응축용량이 커 설비비가 적게든다.

②운전 중 청소가 용이하다.

③전열이 양호하며 옥내.외 설치가 가능하다.

▣공랭식 응축기 - 현열

증발식 응축기 - 감열과 잠열

▣냉동장치의 운전 중 장치 내에 공기가 침입하면?

냉동능력저하, 토출가스 온도 상승

▣고압가스 제상

: 압축기에서의 고온고압의 냉매 가스를 증발기에 공급하여 가스의 응축열로 제상하는 방법

▣고압가스 제상방식에서 필요 있는 것은?

압축기, 제상타이머, 전자밸브

▣안전밸브의 점검사항

①분출전개압력 ②분출정지압력 ③안전밸브의 누설

▣응축기 방열량 Qc = Qe×C (방열계수 C=1.2~1.3)

→압축식 냉동기의 냉각탑 용량은 냉동열량의 1.2~1.3배

▣압축기 과열원인

①오일부족

②냉매부족(흡입가스 온도가 높아진다)

③고압부 압력이 높을 때(냉각수 부족, 냉각관오염, 불응축 가스)

▣온도상승률이 가장 큰 것부터 나열하시오.

비열비값이 큰 가스일수록 온도상승률이 크다.

<공기:1.4, NH:1.31, 메틸클로라이드:1.2, R-12:1.13>

: 공기 - NH - 메틸클로라이드 - R-12

▣저압측이 낮아지는 원인 <p452>

①냉매관이 막혀있다.

②냉매량이 부족하다.

③냉동 사이클 내에 윤활유가 많다.

④수냉각기에 스케일이 부착되어 있다.

⑤팽창밸브의 열림정도가 적다.

⑥스트레이너가 막혀 있다.

▣흡착식 : 실리카겔, 활성 알루미나등 다공성 물질을 이용하는 방식으로 가열에 의해 재생이 가능하다.

▣응축기 방열량은

증발기의 흡수열량 + 압축기에서의 발생열량

▣원심식(터보)냉동기는 안전장치로 저압측에 파열판을 설치한다. 안전밸브를 설치할 필요가 없다.

▣온도식 자동 팽창밸브를 작동시키는 압력? <p578>

①증발기의 압력

②스프링의 압력

③감온통의 압력

※증발기 출구에 감온통이 설치되어 흡입가스 과열도에 의해 작동된다.

▣대기 중의 오존층을 가장 많이 파괴시키는 물질은?

염소

▣증발온도가 낮아지면 (그림으로 이해할 것) <p576>

①압축일의 열당량 증가

②압축기 토출가스 온도 상승

③성적계수 감소

④냉매순환량 감소

▣증발식 응축기는 압력강하가 크다 <p577>

쉘앤드튜브식의 압력강하는 증발식보다 적다.

▣압축기 틈새(클리어런스)증가하면?

①토출가스온도 상승

②체적효율 감소

③냉동능력, 냉매순환량 감소

▣체적효율이 감소하는 원인

클리어런스, 압축비, 비열비가 클수록

▣윤활방법에서 ①비말급유식 : 소형냉동기

②강제급유식 : 중.대형냉동기

▣수증기를 열원으로하여 냉방에 적용시킬 수 있는 냉동기? 흡수식 냉동기

▣

1) 에멀션현상(=유탁액현상)

: 냉매 중에 수분이 혼입될 경우<암모니아 냉동장치>

2) 코퍼플레이팅(=동부착현상)

: 냉매 중에 수분이 혼일될 경우<프레온 냉동장치>

HF,HCl등이 생성되어 동이 녹아 고열이 발생하는 압축

기의 실린더 및 밸브등에 융착되는 현상

3) 오일포밍

: 유면에 거품이 생성 <방지- 오일히터설치>

4) 오일해머현상

: 이상음 발생

▣증발압력과 증발잠열은 비례

비체적은 반비례하다.

▣고속다기통 압축기의 장점 <p215>

진동이 적다

소형, 설치면적이 적다

부품이 호환성이 있어 수리가 용이

자동제어 - 경제적 운전

▣포핏밸브

: 중량이 가벼워 밸브개폐가 확실하고 회전수가 높아지면

밸브의 관성 때문에 개폐가 자유롭지 못하므로 고속 다기통에는 사용이 불가능 (암모니아 입형 저속 압축기에 많이

사용된다.)

▣응축기 - 고온측 접합부

증발기 - 저온측 접합부

▣냉각탑

응축기에서 열을 흡수하여 높아진 냉각수를 물의 증발잠열을 이용하여 냉각 후 다시 사용할 수 있도록 재생하는 기능

①굴링레인지 =

냉각수 입구온도 - 냉각수 출구온도

②굴링 어프로치 =

냉각수 출구온도 - 입구공기의 습구온도

③엘리미네이터 : 냉각탑 상부에 위치하며 냉각수가 대기로 비산되는 것을 방지한다

④보급수량 결정

(1)냉각을 위해 소비되는 증발 수량

(2)엘리미네이터로부터 비산되어 손실되는 손실수량

(3)물 탱크네 불순물의 농도를 한계치 이하로 유지하기 위한 블로우수량

▣팽창 밸브

①수동식 팽창 밸브

②정압식 팽창 밸브

③모세관식

④온도식 자동 팽창 밸브

감온통

감온통내 충전 냉매방식 :

가스충전식 / 액 충전식 / 크로스 충전식

⑤파일럿 온도식 자동 팽창 밸브

⑥저압측 플로트 밸브

⑦고압측 플로트 밸브

▣증발기

①냉매상태에 따른 분류

건식증발기 / 반만액식 증발기

/ 만액식 증발기 / 액순환식 증발기

②액냉각용 증발기

만액식 쉘엔 튜브식 증발기

/ 건식 쉘엔 튜브식 증발기

/ 쉘엔 코일식 증발기

/ 탱크형 증발기

/ 보데로 증발기

③공기냉각용증발기

핀튜브식 증발기 / 판형 증발기 /

관코일 증발기 / 카스 케이드 증발기 /

멜티 피드 멀티 석션 증발기

▣부속기기

1> 유분리기

설치하는 경우 : 암모니아 냉동장치

프레온 냉동장치는 조건부

- 조건 -

①만액식(반만액식)증발기를 설치한 경우

②증발온도가 낮은 저온장치인 경우

③토출배관이 길어지는 경우

④토출가스에 다량의 오일이 장치내로 유입 되는 경우

2> 수액기 (임시저장하는 고압용기)

응축기와 팽창밸브 사이에 있음

응축기 하부에 설치,

응축기 상부와 수액기 상부에 균압관 설치

3> 투시경

①수분혼입확인 ②냉매량 확인

4> 여과기

5> 드라이어

제습제의 종류

①실리카겔 : 소형냉동장치

②활성알루미나 : 대형냉동장치

6> 액분리기

증발기와 압축기 사이에 설치

증발기보다 높은 위치에 설치

7> 열교환기

고온고압의 냉매액을 과냉각시킨다

저온저압의 흡입가스를 과열한다.

8>자동제어기기

①증발압력 조절밸브

②흡입압력 조절밸브

③전자밸브

④절수밸브

⑤온도조절기

9>안전장치

①고압차단압력스위치

②저압차단압력스위치

③유압 보호 스위치

▣ 줄 톰슨 효과와 관계가 가장 큰 것은? <p647>

: 액체 공기

▣ 임계온도가 가장 낮은 냉매는? <p646>

	NH	R-134a	R-22	R-13
임계온도	133	101.15	96	28.8

▣ 냉매가 윤활유에 용해되는 순위가 큰 것부터? <p602>

R12 - R502 - R13 - R22 (저온)

▣ 온도식 팽창밸브(TEV) <p602>

: 증발기 압력, 스프링의 압력, 감온통의 압력에 의해 작동된다.

▣ 건조도() <p602>

: 전체량 중에 기체가 차지하는 비율을 의미하며 0<<1

의 값을 갖는다.

▣ 암모니아 냉동장치에서 토출압력이 올라가지 않는 이유? : 습증기를 흡입했기 때문이다. <p603>

▣ 압축일량의 크기: 정적압축일 > 단열압축일 >

<p603> 폴리트로프압축일 > 등온압축일

▣ 불응축가스 퍼지밸브는 응축기 상부, 수액기 상부에 설치하며 응축기 상부와 수액기 상부에 균압관을 설치하며 냉매의 흐름을 원활하게 한다. <p603>

▣ 터보 압축기에서 속도에너지를 압력으로 변화시키는

장치는? 디퓨져

▣ 2중 효용 흡수식 냉동기의 냉매 흐름도 <p600>

증발기 흡수기 용액펌프 고온,저온 열교환기

냉매펌프

응축기 저온재생기 고온재생기

▣ 리퀴드 백 현상의 원인?

- 냉동부하가 급격한 변동이 있을 때

- 액분리기, 열교환기의 기능이 불량일 때

- 증발기, 냉각관에 과대한 서리가 있을 때

▣응축기 압력 상승 원인 <p749>

①불응축 가스 혼입시

②냉가수 온도가 높거나 냉각수량 부족시

③냉각관에 oil 이나 scale 부착시

④냉매 과충전

▣전유출 냉매의 유량구하기 <p749>

▣냉동기유의 역할? <p748>

윤활작용, 냉각작용, 밀봉작용

▣컴파운드 냉동 방식 <p748>

: 동일 냉매를 점차적으로 높은 압력으로 압축시킬 수 있

는 방식, 1대의 압축기 기통을 저단측과 고단측의 두

그룹으로 나누어 2단 압축을 가능하게 한다.

EPR: 증발기가 2개 이상 있어서 필요에 따라 다른 온도

에서 냉매를 증발시킬 수 있는 방식

다원 냉동 시스템

: 냉매를 한가지만 쓰지 않고 두가지 이상을 써서 낮은

온도를 얻을 수 있게 하는 방식

▣압축기의 토출변이 누설한 경우 일어나는 사항? <p748>

실린더가 과열된다.

토출가스 온도가 상승한다.

냉동능력이 감소한다.

▣터보압축기에서 속도에너지를 압력으로 변환 <p749>

: 디퓨져

▣냉동장치의 압축기에서 일어나는 이상적은 압축과정?

: 등엔트로피 변화 <p749>

▣열원설비인 빙축열시스템의 장점? <p750>

: 심야전력에 따른 전력비 대폭절감

전 부하 연속운전에 의한 고효율적 정격운전가능

수전설비 및 계약전력 감소에 의한 기본전력비 절감

▣밀폐형 압축기의 장점? <p750>

소형이며 경량이다. 누설의 염려가 없다.

과부하 운전이 가능하다.

▣밀폐형 압축기의 단점? <p750>

회전수 감량이 불가능하고 수리/보수가 불편하다.

▣온도식 팽창밸브(TEV) 를 작동시키는 압력

증발기압력, 스프링의 압력, 감온통의 압력

▣역류방지를 위해 흡입측과 토출측에 역류방지밸브를 설치해야 하는 압축기는? <p751> : 스크류식 압축기

▣감온통의 설치 위치 (그림 그려 넣을 것) <p751>

20A 이하인 경우: 흡입관 상부

이상인 경우: 흡입관 수평에서 45°아래

▣왕복동식 압축기

▣

▣<p236>

▣<p449> 중량이 나온 상태에서 냉동능력 구하기

<p236> 냉동능력이 나온 상태에서 무게 구하기(꼭 볼 것)

▣안전 밸브 구경구하기<p237>

▣감소효율(열손실) 구하기 <p276>

▣두께구하기 <p255>

▣이론소요동력

▣실제소요동력

▣<p296>

▣<p276>

▣<p277> 냉동부하 구하기

하루사용시간 3시간 0.1KW인 전등 10개

하루사용시간 20시간 2KW인 팬 2개 (=0.85)

가 설치되어 있는 냉장고의 냉동부하는?

▣<p277> 압축기 소요일량

(식 써놓을 것)

▣<p233> 포핏밸브

: 중량이 가벼워 밸브개폐가 확실하고 회전수가 높아지면

밸브의 관성 때문에 개폐가 자유롭지 못하므로 고속다기

통에는 사용이 불가능(암모니아 입형 저속 압축기에

많이 사용됨)