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냉난방공학

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증발기 - 능력계산, 종류, 제상 개요 증발기는 응축기와 같이 일종의 열교환기로 팽창밸브에서 공급된 저온, 저압의 냉매가 피냉각 물체에서 열을 흡수하여 습포화 증기 또는 과열증기로 되어 압축기로 흡입되는데 이때 냉동목적을 달성하게 되는 것이다. 이러한 증발기는 냉동방법, 냉매의 상태, 사용목적에 따라 분류할 수 있다. 증발기 능력계산 (1) 증발기의 열전달 증발기의 열전달 계산은 응축기에서의 열전달 계산과 유사하며 증발기에서의 흡수열량은 다음과 같다. 여기서, Qe : 증발기의 냉각능력(kcal/h, kJ/h, W) K : 열통과율(kcal/㎡·h·℃, W/㎡·K) A : 전열면적(㎡) △tm : 냉매와 피냉각 물체와의 평균온도차(℃) (여기서 평균온도차는 산술평균온도차가 아닌 대수평균온도차(LMTD)를 쓴다) 또한, 피냉각 물체와의 냉..
응축기 - 종류(수냉식, 공냉식, 증발식), 냉각탑 개요 응축기는 압축기에서 고온 고압으로 압축된 냉매 과열증기를 공기나(공냉식) 물(수냉식) 그리고 물과 공기를 합친 방법(증발식) 을 통해 냉각시켜 여전히 고온 고압상태의 액으로 액화시키는 열교환기의 일종이다. 응축기 입구에서는 과열증기가 건포화 증기로 변한 다음 습증기로 변한 후 포화액 혹은 과냉각액(완전한 액상태)이 되어 팽창밸 브로 보내진다. 응축기의 열전달 (1) 응축기 발열량 냉매가 응축기를 통과할 때 유속은 유량에 따라 결정되며 유속에 따라서 열전달율이 크게 변화하여 열통과율을 감소시킨다. 응축 기 내부에서의 냉매온도가 일정하다고 가정하면 대수평균 온도차를 이용하여 응축기 발열량은 다음과 같이 구한다. 여기서, K : 열통과율(열전달계수, 열관류율) A : 전열면적(㎡) △tm : 응축온도 -..
압축기 - 압축기의 분류, 용량제어, 압축기의 효율과 각종 계산, 윤활유 압축기의 분류 (1) 개방형(open type) 개방형 압축기는 구동방법에 따라 직결 구동과 벨트 구동방법이 있다. 직결 구동방법은 전동기의 축과 압축기의 축이 직접 연결 되어 동력을 전달하는 방법이고 벨트 구동방법은 전동기와 압축기 사이를 V 벨트로 연결되어 동력을 전달하는 방법이다. (2) 밀폐형(hermetic type) 이 압축기는 전동기와 압축내부에 장착된 압축장치가 같은 하우징(housing)에 장치되어 있어 외부와 밀폐되어 있는 형식인데 외부와 안전하게 차단되어 있어서 냉매의 누설이나 소음문제가 약간은 해결되고 소형이면서 과부하 운전이 가능한 장점이 있다. 밀폐형은 개방형과는 달리 전원이 없는 장소에서는 사용이 곤란하며 분해수리가 어렵고 회전수 변경으로 인한 능력제어가 곤란 하다. 밀폐형 압..
냉동사이클(4) - 암모니아, R22, R134a, R410a 냉동사이클 계산법 암모니아(R-717) 기준 냉동사이클 ㉮ 냉동효과(qe) ㉯ 압축열량(Aw) ㉰ 응축열량(qc) ㉱ 플래쉬 가스량(Fg) ㉲ 증발잠열(r) ㉳ 이론 성적계수(COP, ε) ㉴ 1RT당 냉매 순환량(G, kg/h) ㉵ 1RT당 응축열량(Qc) ㉶ 1RT당 압축기 소요동력 및 소요마력(PS) ㉷ 흡입 증기량(V) ㉸ 건조도(x, %) ㉹ 압축비(Pr) R-22 기준 냉동사이클(공학단위) ㉮ 냉동효과(qe) ㉯ 압축열량(Aw) ㉰ 응축열량(qc) ㉱ 플래쉬 가스량(Fg) ㉲ 증발잠열(r) ㉳ 이론 성적계수(COP, ε) ㉴ 1RT당 냉매 순환량(G, kg/h) ㉵ 1RT당 응축열량(Qc) ㉶ 1RT당 압축기 소요동력 및 소요마력(PS) ㉷ 흡입 증기량(V) ㉸ 건조도(x, %) ㉹ 압축비(Pr) R-22 기준..
냉동사이클(3) - 실제 냉동사이클, 각 냉동사이클 계산법 실제 냉동사이클 실제 냉동사이클에서는 배관이나 장치 등을 통해 냉매가 흐르면서 발생하는 마찰저항에 따른 압력강하 등을 고려한 고려한 것으로 다음과 같은 차이점이 발생한다. 따라서 압력과 엔탈피가 똑바로 그려지지 않고 약간 휘어진다는 것 이 특징이다. 1) 증발기에서의 압력손실 (4-1 과정) 증발기에서의 압력손실은 증발기의 설계에 따라 무시될 수 있을 정도로 작은 경우도 있지만 0.2~0.3kgf/㎠(0.02~ 0.03MPa) 정도의 압력손실을 무시하면 용량부족 등의 문제가 발생될 수 있으며 선도에서 4에서 1 과정으로 증발기 입구에서 출구쪽으로 압력손실이 일어나 증발온도는 증발기 출구로 갈수록 약간 내려간다. 2) 흡입배관에서의 압력손실 (1-1' 과정) 증발기 출구에서 압축기 흡입배관 사이에서 발생하..
냉동사이클(2) 증기 압축 냉동사이클 (1) 기준 냉동사이클 냉동기의 성능은 온도 조건에 따라 냉동능력 및 소요동력 등은 변화하게 된다. 따라서 각각의 운전조건이나 형식이 다른 냉동기의 성능을 비교하기 위해서는 하나의 기준을 정하고 다른 냉동기를 동일한 온도 조건하에서 성능을 환산하여 그 냉동기의 능력을 비교 판단하기 위한 사이클을 기준 냉동사이클 또는 표준 냉동사이클이라 한다. 이러한 기준 냉동사이 클의 온도조건은 각 나라마다 차이는 있지만 기준 응축온도는 30℃, 기준 증발온도는 -15℃, 응축기 출구 냉매액의 과냉 각도 5℃ (팽창밸브 입구에서의 냉매액의 온도 25℃) 로 하고, 압축기 입구에서의 냉매증기 상태는 -15℃의 건조포화증 기(증발기 출구에서의 과열도 0℃)로 한다. 다만, 미국에서는 상기 조건하에서 증..
냉동사이클(1) 개요 냉동사이클의 해석을 위하여 증기의 성질을 먼저 이해하고 이상적인 냉동사이클에 관해 각종 이론적인 해석을 위해서는 P-v 선도, P-i 선도, T-s 선도에 냉동 사이클을 도시하는 방법과 실제의 냉동장치의 성능파악을 위한 수치계산을 위해서는 냉매의 모리엘(P-i) 선도를 주로 이용하므로 모리엘 선도를 이해하고 이를 이용하여 실제 계산하도록 한다. 증기 (1) 포화온도(saturated temperature) 암모니아나 물 같은 냉매는 쉽게 증발을 하며 어느 일정한 압력에서 가열하면 온도가 상승하다가 어느 온도에 도달하면 더 이상 상승하지 않고 증발을 일으킨다. 이때의 온도를 포화온도라고 한다. (2) 포화압력(saturated pressure) 위와 같은 상태에서 포화온도에 도달한 압력을 포화압력이라..
냉매와 브라인 개요 모든 냉매장치에서 냉동목적을 위해 냉동사이클을 순환하면서 저온부에서 열을 고온부로 운반하는데 사용되는 냉각매체를 냉매라고 하며 기체, 액체, 고체가 있는데 보통 냉매는 냉동장치에서 증발과 응축 그리고 팽창을 거치면서 냉동효과를 얻는 작동유체를말한다. 따라서 냉매는 열을 흡수하기 위하여 증발(evaporation)하고 열을 방출하기 위하여 응축(condensation) 하는 상변화(phase change) 과정을 갖는다. 상변화를 하는 냉매를 1차 냉매(primart refrigerant), 상변화를 하지 않는 냉매를 2차 냉매(secondary refrigerant)라고 한다. 냉매의 구비조건 냉동목적과 종류에 따라 임계온도, 응고점, 증발열 등 물리적인 특성이 다르지만 냉동기의 성적계수를 높일 수..
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