냉방방식에 대하여

목차

냉방방식

카르노 냉동사이클

카르노 냉동 사이클의 성적계수(COP)

온도 제한

냉매로 가스/증기 사용

카르노 사이클 변형

표준 증기압축 사이클

표준 증기압축 냉동 사이클 성능

열교환기

실제 냉동 사이클

압축기

왕복압축기 왕복압축기 용량조절 용량조절

압축기 방출온도

회전 압축기

스크루 압축기

스크롤압축기 스크롤압축기

원심 압축기

팽창장치

모세관

증발기

증발기 착상

응축기

응축/증발 열교환기

열전달계수와 압력강하

열전달계수 구하는 예

흡수식 냉동 사이클

증기 흡수/방출

이상 흡수식 사이클 성적계수

흡수식 냉동 용량 제어

냉매-흡수제

본문내용

트 밸브 : 응축기 수위를 조절하는 고압 플로우트 방식
증발기 수위를 조절하는 저압 플로우트 방식
2. 고정 저항식
단순히 가는 직경의 긴 관 형태인 모세관이 대표적
모세관
.
응축기와 증발기를 직접 연결하는 가늘고 긴 관으로 모세관을 통한 압력강하는 다
음의 2가지 요소에 의해 발생한다.
(i) 마찰 압력 강하 : 유체의 점도에 의한 마찰
(ii) 운동량 압력 강하 : 액체 냉매가 증기로 순간증발(flash evaporation)되면서 가속
압력강하는 관길이에 비례하고 직경에 반비례하므로 가늘고 길수록 압력강하가 커
진다.
모세관의 장점은 간단하고 저렴하며 움직이는 부품이 없다는 점과 시스템 운전을 중
단하였을 때 시스템의 전체 압력을 동일하게 할 수 있다는 점이다. 단점은 부하상태에
따라 냉매유량을 조절할 수 없으며 이물질로 막힐 우려가 있고 냉매 충진량이 한계 내
에 유지되어야 하고 한가지 운전조건에 대하여 설계되어 있으므로 탈설계 조건에서
운전할 때 효율이 감소한다는 것이다. 대부분 냉동용량이 약 10 kW인 소형 장치에 사
용되며 관직경은 0.5 ∼ 2 mm로 이름과 달리 모세관력을 일으키기에 크다. 액체 냉매
가 관에 들어오면 마찰과 가속에 의하여 압력이 강하하므로 일부 냉매는 증기로 변한
다. 일단 모세관이 설치되면 방출압력, 흡입압력, 부하를 변동할 수 없다.
증발기
증발기는 냉매가 증발하면서 주위의 열에너지를 제거하는 열교환기로 만액시과 직팽식
이있다. 만액식 증발기는 큰 원통 안에 다수의 관으로 이루어져 있으며 냉매가 모든 관
표면을 덮고 있으므로 관 밖에서 비등하며 증발하는 형태이다. 직팽식 증발기에서는 냉
매가 관내에서 증발하는 강제 대류 비등 열전달 향태이고 관의 일부는 증기 과열에 사용
된다.
증발기 착상
공냉식 증발기 표면이 0℃ 이하로 되면 관표면에 서리가 형성된다. 서리가 냉동시스템
운전에 불리한 이유는 다공성 서리층이 단열재 구실을 하고 증발관 사이를 흐르는 공기
흐름을 방해하여 유량을 감소시키므로 증발기 U값을 떨어뜨리기 때문이다.
제상 방법으로 압축기에서 나오는 고온 냉매가스를 바로 증발기로 보내어 제상하는 방
식과 관표면에 물을 흘려서 제상하는 방식이 있다.
.
응축기
.
압축기에서 나오는 고온, 고압의 냉매 가스를 냉각하여 액체로 응축시키는 열교환
기로 냉각시키는 매체에 따라 공냉식, 수냉식 등으로 구분한다.
공냉식 응축기
관내로 냉매가 흐르고 관밖으로 공기가 유동하면서 강제대류에 의하여 대기 중으
로 방열한다. 공기측 열전달을 향상시키기 위해 핀을 부착한 강, 구리, 알루미늄 재
질의 관으로 구성되고 냉장고나 소형 수냉각기 등과 같은 소규모 기기에 사용한다.
수냉식 응축기
원통다관식(shell-and-tube type), 이중관형(double tube type), 냉각탑 형태가 있으며,
일반적으로 공냉식에 비하여 냉각용량이 크다.
응축/증발 열교환기
주로 사용되는 형태는 Shell-and-tube 형태와 fin-coil 형태로 총괄 열전달 계수는 기준
면적에 따라 2가지로 표시된다.
열전달계수와 압력강하
.
관내부에 액체가 흐르는 경우에 열전달계수는 다음 무차원 수를 이용하여 구한다.
. 누셀수(Nusselt number)
. 레이놀즈수(Reynolds number)
. 프란틀수(Prandtl number)
일반적으로 누셀수는 Nu = cRenPrm 형태를 가지며 특히 난류인 경우에
Nu = 0.023Re0.8Pr0.4 로 표시된다.
관내부의 압력강하는 대부분 마찰에 의한 것으로 직관인 경우에 다음 식으로 구한다.
즉 압력강하는 관직경에 반비례하고 길이와 운동에너지에 비례한다.이 때 비례상
수를 마찰계수라고 하며 Re수와 관의 거칠기에 따라 구한다,
열전달계수 구하는 예
.
직경 D = 8mm인 관에 Ti = 10℃인 물이 V = 2m/s 로 흐를 때 열전달계수를 구하시오.
흡수식 냉동 사이클
.
흡수식 냉동 사이클은 프랑스의 Ferdinand Carre가 발명하여 1860년에 미국 특허를 획
득하였다. 증기 압축식은 압축기에 일을 공급하는 일구동 사이클인데 비하여 흡수식은
발생기에 열을 공급하여 구동되는 열구동 사이클이다. 증기압축식은 압축기로 냉매압력
을 올리지만 흡수식은 발생기와 흡수기를 이용하여 압력을 높인다. 흡수식은 냉매와 흡
수제 한쌍의 작동유체를 사용하며 발생기에서 냉매는 흡수제와 분리되어 응축기, 증발
기를 거쳐 흡수기로 돌아오고 발생기에서 분리된 흡수제는 흡수기에서 냉매증기를 흡수
하여 발생기로 다시보내진다.
증기 흡수/방출
.
흡수제는 발생기와 흡수기 사이를 순환하면서 냉매를 분리 흡수한다. 냉매 흡수과정은
화학적으로 발열 반응이므로 발생열을 제거하지 않으면 용액 온도가 증가하여 흡수반응
이 중단될 것이다. 흡수기에서의 냉매 증기 흡수과정은 응축과 유사하며 발생기에서의
냉매 증기 분리 과정은 증발과 유사하다.
이상 흡수식 사이클 성적계수
이상 흡수식 냉동 사이클은 동력 사이클과 냉동 사이클이 결합된 것으로 볼 수 있다.
.Ts = 열원온도 .Ta = 대기온도 .Tr = 냉동온도
흡수식 냉동 용량 제어
.
흡수기 사이클을 제어없이 운전하면 최대 기준 용량을 발생하므로 용량 제어는 용량 감
소를 의미한다. 대개 제어 시스템은 증발기 출구 냉수 온도를 조절하게 된다.
냉매-냉수 유량을 감소하는 3가지 방법은
. 펌프동력 wpump 감소 . 발생기 온도 Tg 감소 . 응축기 온도 Tc 증가
냉매-
냉매-흡수제
.
냉매-흡수제의 바람직한 요건으로 펌프 일을 최소화하기 위하여 점도는 낮을수록 저
온을 얻기 위하여 어는 점도 낮을수록 좋다. 또한 화학적, 열적으로 안정된 물질이고
물질의 분해, 중합, 부식과 같은 비가역 화학 반응이 없어야 한다. 고농도 냉매 용액
이 되기 위하여 냉매의 흡수제에 대한 용해도가 커야 하고 두 물질의 끓는점(NBP)의
차이가 적어도 200℃ 이상이 되어야 한다. 발생기에서는 냉매만 증류되어 나가고 흡
수제는 흡수기로 재순환하여 증발기에서 오는 냉매를 흡수한다. 대표적인 냉매-흡수
제는 냉매(암모니아)＋흡수제(물) 와 냉매(물)＋흡수제(LiBr2) 가 있다.
응축기
회전 압축기
.
기
.

키워드

냉방,   냉방방식,   온도