냉동사이클을 이해하고 cop를 계산한다.

소개글

냉동사이클을 이해하고 cop를 계산한다.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험결과 및 고찰

본문내용

오일이 완전히 유실되면 밸브의 REED, 피스톤로드, 크랭크 샤프트 등을 망가뜨린다.
추가로 냉매가 FLASH되면오일펌프가 압력을 잃게 된다. 액분리기(Accumulator)는 이러한 조건들이 압축기에 영향을 주는것을 막아준다.
- 액분리기의 기능
액분리기는 임시적으로 오일-액냉매 혼합물을 수용하는 저장탱크역할을 해주며, 이 혼합물이 압축기에 안전한 비율로 돌아가도록 계량해 준다. 액분리기는 그 사이즈가 알맞게 선정되었을 때는 정상 운전 조건하에서 약 65%가 채워져 있을 때이다. 장시간 운전정지 중이거나 초기 기동 중에 액분리기는 완전히 비웠다가 다시 채울 수 있어야 한다. 액분리기에 잡혀있는 냉동 오일은 내부 오일 회수 오리피스를 통해 증기 상태의 냉매가 돌아간다.
- 용량 등급
액분리기의 최소 흡입 가스 온도는 +12℉ 이상이어야 한다. 0℉로 범위가 되어있는 저온의 경우, 오일 냉매 혼합물은 두 개의 층으로 분리된다. 상층부는 오일이 많으며 점성이 높게 된다. 하부의 얇은 층이 액분리기를 떠날 때, 상부의 두꺼운 층은 자리를 잡게 되고 오일 회수 오리피스를 막아 버리게 된다. 이러한 것은 오일이 압축기로 돌아가는 것을 방지하게 된다. 액분리기가 흡입가스 10℉미만의 온도에서 사용될 경우, 그 냉매가 오일-FREE가 되도록 보조 열을 가해야 한다.
-40℉의 최소 증발기 온도는 적합한 것으로 이 온도까지는 상업용냉동시스템에서는 여유를 가지고 사용할 수 있다. 최소 냉동톤은 액분리기를 통해 오일이 압축기로 회수 될 수 있는 최소유량으로 결정한다 최대 냉동톤은 액분리기에서 압력 DROP을 기준으로 하고 그것은 증발기 온도가 1℉만큼 변하는 것과 맞먹는다. 적용할 시스템에 적합한 사이즈를 선정할 경우 , 제조업체의 카다로그를 이용해 찾을 수 있다.
- 액분리기 설치
액분리기를 설치할 경우, 가급적 압축기에 가까이 하되 바이패스 라인이나 SUCTION라인에 설치한다. INLET"이라고 표시된 부분을 냉매가 들어오는 쪽으로 위치시킨다.
수직으로 설치할 경우 똑바르게 위치시켜야 한다.
< 액분리기 외형 > < 내부 구조도 >
바. 수액기
수액기는 응축기(콘덴서)와 팽창변 사이에 설치하고 응축기에서 액화한 액을 일시 저장하는 용기이다.이 수액기에 의하여 증발기(COOLER)내에서 소비되는 냉매량이 변화하여도 냉동기의 운전이 원활하게 행하여지게되는 것이다.
이의 용량은 이론적으로 결정될 수는 없고 사용되는 냉동장치에 따라 고려되어야 한다.
< 부 성 > < 동 화 >
사. 액주계
(1) 기본 원리
(2) 경사 액주계
(3) U자형 액주계 : 관 속의 압력이 클 때 사용하며 관의 길이를 줄이기 위해 비중이 큰 수은 등을 사 용한다.
(4) 역 U자형 액주계 : 압력차가 비교적 작을 때 사용, 벤젠등을 사용한다.
(5) 시차 액주계 : 두 관 또는 두 용기 속의 압력차를 측정할 때 사용
(6) 미차 액주계 : 높은 정밀도의 압력을 측정할 때, 또는 아주 작은 압력차를 측정할 때 사용
7) 실제 사이클
- 이상 사이클의 제약
증기압축 냉동 사이클이 실제로 작동되는 과정에서는 여러 가지 비가역성이 존재한다. 첫째로 사이클 전과정을 통하여 열교환기 및 연결관 부분은 등압과정으로 이상화하였으나 마찰에 의한 압력강하를 피할 수 없다. 또한 열교환기 이외의 부분에서 일어나는 기체를 압축하는 과정이 가역·단열의 등엔트로피 상태에서 일어나는 것은 이상적일 뿐 실제장치에서는 마찰, 누설, 열전달 등 비가역성이 엄연히 존재한다.
또한 압축기 입구 조건을 포화증기로, 팽창 밸브 입구조건을 포화액체로 가정하는 것은 현실장치에서는 조금씩 어긋나도록 되어있다. 이것은 비가역성의 측면에서 보다는 단순 이상화 사이클에서 벗어났다는 면에서 관찰할 필요가 있다.
- T-s 선도
실제 사이클의 운전과정을 T-s 선도에 표시하면 그림 (a)와 같다. 1-2의 압축과정은 어느 정도의 엔트로피 증가 방향으로 진행되며 2-5까지가 응축기에서 담당하여야 할 열방출 요구량이다. 포화액체보다 조금 더 과냉된 5상태로부터의 팽창된 냉매는 7-8까지의 증발기 열제거량을 유용하게 사용하며 포화증기보다 조금더 과열된 1상태가 되어 사이클을 완성한다. 열교환기의 설계 및 운전이 정확하게 일치되어 포화액체 또는 포화증기가 되도록 하기가 쉽지 않아 어느 정도의 여유분을 둔 과다 설계(over design)를 하기 때문이다. 과열된 증기를 압축기에서 압축하려면 체적이 늘어난 만큼 소요 동력이 늘어나므로 효율에는 악영향을 미친다. 또한 압축 사이클을 단열·가역의 등엔트로피 과정으로 이상화하고 있으나 마찰 등의 비가역성에 의하여 엔트로피가 증가하는 효과와 열방출(즉 압축증기체의 냉각)이 있게 되면 엔트로피가 감소하는 효과가 상반되게 작용한다. 가능하다면 압축전 또는 도중의 냉매를 냉각시키는 것이 압축 일을 줄이기 위하여 바람직하다. (열교환기의 열전달율은 상변화가 일어날 때 기체 또는 액체상태에서 보다 10∼100배 크다. 상변화가 일어나면 같은 크기의 열교환기 면적에서 열교환을 훨씬 많이 할 수 있다.)
(a) (b)
< 실제 사이클의 운전과정 (a) T-s 선도 (b) P-h 선도 >
3. 실험 결과 및 고찰
이상사이클
실제사이클
h2
h3
h4
h1
실제 실험의 p-h 선도를 보면 이상적인 사이클과는 약간 다르다는 것을 알 수 있다. 우선 이상적인 사이클에서는 h1에서 포화증기의 상태가 되지만 실제 실험에서는 h1에서 약간의 과열증기 상태가 됨을 확인할 수 있다. 이는 완벽한 포화증기의 상태를 만들기가 힘들고, 습기가 남아있을 경우 압축기의 수명에 나쁜 영향을 주기 때문에 약간 과열 증기의 상태로 압축기에 들어가게 하기 때문이다. 또한 h3의 경우도 실제 사이클보다 약간 작게(과냉 상태) 나오게 된다. 이것은 포화 냉매를 배관을 통해 보낼 때 배관의 저항으로 냉매가 일부 기체 상태로 될 경우 냉동 능력을 급감시키기 때문이다. 그리고 이상적인 사이클에서는 팽창기는 단열 팽창을 하므로 엔탈피의 변화가 없다. 그러므로 h3와 h4는 같아야 한다. 하지만 실제의 사이클에서는 엔탈피가 감소하여 h4 > h3가 됨을 볼 수 있었다.

키워드

냉동사이클,   냉동 사이클,   cop계산