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공조냉동기계기사필기, 공조냉동기계기술사 필기(냉동공학) 요약집

공조냉동기계기사필기, 공조냉동기계기술사 필기(냉동공학) 요약집
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최초등록일 2023.01.02 최종저작일 2016.08
공조냉동기계기사 필기 공조냉동기계기술사 공조냉동 냉동공학
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    소개

    공조냉동기계기사필기, 공조냉동기계기술사 필기(냉동공학) 요약집

    목차

    1. 냉동사이클
    2. 열펌프, Heat Pump
    3. 흡수식 냉동기
    4. 터보 냉동기와 흡수식 냉동기 비교
    5. 단열과 방습
    6. 냉각탑
    7. 냉동응용
    8. 빙축열 시스템
    9. 수축열 시스템

    본문내용

    (1) 냉매 배관 시공시 주의 사항
    -. 프레온계 냉매는 증발기에서 윤활유가 알맞게 배출되어 끊임없이 압축기로 되돌아 오도록 배관해야 함
    -. 냉매배관은 단순하고 짧으며 직선적인 배관으로 시공하고, 곡관의 곡률 반경은 가능한 크게 하여 마찰 손실이 최소가 되도록 함
    -. 압축기에 방진 장치를 설치한 경우는 압축기 연결배관에 플랙시블 튜브를 각각의 ISO 점도를 8등급으로 분류설치하여 소음 및 진동 전달 차단 (튜브의 길이는 관지름의 6배 이상)
    -. 암모니아 냉동장치는 냉매가 접촉하는 부분에는 동이나 동합금 사용 금지, 프레온계 냉동장치에서는 마그네슘계 합금을 피한다.
    수평배관은 냉매의 흐름 방향에 대해 1/200~1/250의 내림 기울기 시공 기밀시험 최소 압력은 고압측 1.96MPa, 저압측 0.98MPa 이상

    (2) 냉매 배관의 재질
    -. 냉매의 종류에 따라 관 재료는 내압성 및 내식성을 가져야 함
    -. 냉매 또는 윤활유와 접촉할 때 물리적, 화학적인 작용을 일으키지 않아야 함 (냉매의 종류에 따른 적절한 배관 재질 선정 필요)
    -. 구부릴 수 있는 관은 내구성을 고려하여 충분한 강도가 있는 것 사용
    -. 저압용 배관은 저온에서도 재료의 물리적 성질이 변하지 않는 것 사용
    -. 가능한 한 이음매 없는 관을 사용

    (3) 장치 주위의 냉매 배관
    ① 증발기 흡입관, 액관
    -. 플래쉬 가스의 발생에 주의
    • 액온에 상당하는 포화압력보다 배관내 압력이 낮아지면 냉매액 일부가 가스화하고, 배관 저항이 커져서 또다시 플래쉬 가스가 발생하게 됨
    • 팽창밸브의 냉매 통과량이 감소하여 냉동 능력이 저하됨
    • 팽창밸브를 통과하는 유속이 빨라져 소음과 부식의 원인되고, 팽창 밸브에서의 액공급이 불규칙해짐
    -. 플래쉬 가스 발생 방지
    • 배관의 압력 손실을 최대한 작게 함
    • 압력 손실분만큼 응축기 출구에서 액온을 과냉각시킴
    • 가능한 한 배관의 길이를 줄임 특히 입상배관 ( )
    • 증발기가 응축기보다 낮은 곳에 설치될 경우 반드시 전자밸브를 액관중에 설치 또는 ( 2m 이상의 역루우프 배관 시공)

    참고자료

    · 없음

  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. 냉동 사이클
      냉동 사이클은 냉동 시스템의 핵심 원리로, 냉매의 상태 변화를 통해 열을 흡수하고 방출하는 과정입니다. 이 사이클은 압축, 응축, 팽창, 증발의 4단계로 구성되며, 각 단계에서 냉매의 온도와 압력이 변화합니다. 냉동 사이클은 냉장고, 에어컨, 히트펌프 등 다양한 냉동 시스템에 적용되며, 효율적인 냉동 성능을 위해서는 각 구성 요소의 최적화가 중요합니다. 냉동 사이클에 대한 이해는 냉동 시스템 설계 및 운영에 필수적입니다.
    • 2. 냉동기의 성적계수 (COP)
      냉동기의 성적계수(Coefficient of Performance, COP)는 냉동기의 효율을 나타내는 지표로, 투입된 일에 대한 얻어진 냉열량의 비율을 의미합니다. COP가 높을수록 냉동기의 효율이 높다고 볼 수 있습니다. COP는 냉동기의 설계, 운전 조건, 냉매 종류 등에 따라 달라지며, 일반적으로 2~6 사이의 값을 가집니다. 냉동기의 에너지 효율을 높이기 위해서는 COP를 최대화하는 것이 중요하며, 이를 위해 냉동 사이클의 최적화, 고효율 압축기 사용, 열교환기 성능 향상 등의 노력이 필요합니다.
    • 3. 증기 압축 냉동 사이클의 종류
      증기 압축 냉동 사이클은 가장 널리 사용되는 냉동 사이클로, 크게 단일 단계 사이클과 다단계 사이클로 구분됩니다. 단일 단계 사이클은 압축, 응축, 팽창, 증발의 4단계로 구성되며, 단순한 구조로 인해 소형 냉동기에 주로 적용됩니다. 다단계 사이클은 압축 과정을 2단계 이상으로 나누어 수행하며, 대형 냉동기나 열펌프 시스템에 주로 사용됩니다. 다단계 사이클은 단일 단계 사이클에 비해 압축 작업을 분산시켜 효율을 높일 수 있습니다. 또한 중간 냉각 과정을 통해 냉매의 엔탈피 변화를 줄일 수 있어 성능 향상에 도움이 됩니다. 냉동 시스템의 용도와 규모에 따라 적절한 증기 압축 냉동 사이클을 선택하는 것이 중요합니다.
    • 4. 냉매
      냉매는 냉동 사이클에서 열을 흡수하고 방출하는 핵심 물질입니다. 냉매의 종류와 특성에 따라 냉동 시스템의 성능과 환경적 영향이 달라집니다. 과거에는 염화불화탄소(CFC) 계열의 냉매가 널리 사용되었으나, 오존층 파괴 문제로 인해 현재는 수소불화탄소(HFC) 및 수소불화올레핀(HFO) 계열의 대체 냉매가 주로 사용되고 있습니다. 이러한 냉매들은 오존층 파괴 지수가 낮고 지구 온난화 지수도 낮아 환경 친화적입니다. 향후에는 자연 냉매인 암모니아, 이산화탄소, 탄화수소 등의 사용이 증가할 것으로 예상됩니다. 냉매 선택 시에는 열역학적 특성, 안전성, 환경성 등을 종합적으로 고려해야 합니다.
    • 5. 압축기
      압축기는 냉동 사이클에서 냉매 증기를 압축하여 고온 고압의 상태로 만드는 핵심 구성 요소입니다. 압축기의 종류와 성능은 냉동 시스템의 효율과 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다. 대표적인 압축기 종류로는 왕복동 압축기, 회전 압축기, 스크롤 압축기, 나사 압축기 등이 있으며, 각각의 장단점이 있습니다. 압축기 선정 시에는 냉동 용량, 압축 비, 냉매 특성, 에너지 효율, 신뢰성 등을 고려해야 합니다. 또한 압축기의 윤활, 냉각, 진동 제어 등 다양한 설계 요소도 중요합니다. 압축기 기술의 발전은 냉동 시스템의 성능 향상에 크게 기여하고 있습니다.
    • 6. 응축기
      응축기는 냉동 사이클에서 고온 고압의 냉매 증기를 액화시키는 열교환기입니다. 응축기의 성능은 냉동 시스템의 효율과 용량에 큰 영향을 미칩니다. 공기냉각식, 수냉식, 증발식 등 다양한 응축기 유형이 있으며, 각각의 장단점이 있습니다. 응축기 설계 시에는 냉매 종류, 열부하, 주변 환경 조건 등을 고려해야 합니다. 또한 응축기 내부의 열전달 및 압력 강하 특성을 최적화하여 에너지 효율을 높이는 것이 중요합니다. 최근에는 마이크로채널 기술, 표면 처리 기술 등을 활용하여 응축기 성능을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
    • 7. 증발기
      증발기는 냉동 사이클에서 저온 저압의 냉매가 기화되면서 주변 열을 흡수하는 열교환기입니다. 증발기의 성능은 냉동 시스템의 냉각 능력과 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 증발기 유형으로는 직접 팽창식, 액체 분배식, 열관류식 등이 있으며, 각각의 장단점이 있습니다. 증발기 설계 시에는 냉매 종류, 열부하, 공기 유동 특성 등을 고려해야 합니다. 또한 증발기 내부의 열전달 및 압력 강하 특성을 최적화하여 에너지 효율을 높이는 것이 중요합니다. 최근에는 마이크로채널 기술, 표면 처리 기술 등을 활용하여 증발기 성능을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
    • 8. 냉동기유 (윤활유)
      냉동기유는 냉동 시스템의 압축기와 기타 구성 요소를 윤활하고 냉각하는 역할을 합니다. 적절한 냉동기유 선택은 냉동 시스템의 신뢰성과 수명에 매우 중요합니다. 대표적인 냉동기유 종류로는 광물유, 알킬벤젠, 폴리알킬렌글리콜(PAG), 폴리올레스터(POE) 등이 있으며, 각각의 특성과 적용 범위가 다릅니다. 냉동기유 선정 시에는 냉매 종류, 압축기 유형, 운전 조건 등을 고려해야 합니다. 또한 냉동기유의 열적 안정성, 윤활성, 화학적 호환성 등도 중요한 요소입니다. 최근에는 에너지 효율 향상을 위해 저점도 냉동기유 개발이 활발히 진행되고 있습니다.
    • 9. 냉매 배관
      냉매 배관은 냉동 시스템에서 냉매를 순환시키는 핵심 구성 요소입니다. 배관 설계 및 시공의 적절성은 냉동 시스템의 성능과 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다. 배관 설계 시에는 냉매 종류, 배관 재질, 배관 직경, 배관 길이, 배관 경로 등을 고려해야 합니다. 또한 배관 내 압력 강하, 냉매 유속, 액체 및 기체 상태 변화 등의 열역학적 특성을 분석하여 최적화해야 합니다. 배관 시공 시에는 배관 연결부의 밀봉, 배관 지지, 배관 보온 등이 중요합니다. 최근에는 배관 재질 및 형상 개선, 배관 설계 자동화 등의 기술 발전으로 냉매 배관 설계 및 시공의 효율성이 향상되고 있습니다.
    • 10. 열펌프
      열펌프는 냉동 사이클을 역으로 활용하여 저온의 열원으로부터 고온의 열을 추출하는 장치입니다. 열펌프는 냉방, 난방, 급탕 등 다양한 용도로 사용되며, 에너지 효율이 높아 친환경적인 장점이 있습니다. 열펌프의 종류로는 공기-공기, 공기-수, 지열, 수열 등이 있으며, 각각의 특성과 적용 분야가 다릅니다. 열펌프 설계 시에는 열원 특성, 열부하, 냉매 선정, 압축기 선정 등을 고려해야 합니다. 또한 열펌프의 에너지 효율을 높이기 위해 열교환기 성능 향상, 가변 속도 압축기 적용, 제어 시스템 최적화 등의 기술 개발이 필요합니다. 향후 열펌프 기술의 발전은 건물 에너지 효율화와 탄소 중립 실현에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
    • 11. 흡수식 냉동기
      흡수식 냉동기는 열원을 이용하여 냉매를 압축하는 대신 용액의 흡수와 탈착 과정을 통해 냉매를 순환시키는 냉동 시스템입니다. 흡수식 냉동기는 전기 구동 압축식 냉동기에 비해 에너지 효율이 높고 소음이 적은 장점이 있습니다. 주로 열병합 발전소, 지역난방 시설, 태양열 냉방 시스템 등에 적용되며, 산업용 및 상업용 냉방에도 활용됩니다. 흡수식 냉동기의 성능은 작동 유체(냉매-흡수제 혼합물)의 특성, 열교환기 설계, 제어 시스템 등에 의해 결정됩니다. 최근에는 암모니아-물, 리튬브롬-물 등의 작동 유체와 고효율 열교환기 기술을 활용하여 흡수식 냉동기의 성능을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

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      이 문서는 냉동 사이클과 냉동 시스템의 전반적인 내용을 상세히 다루고 있어 냉동 분야에 대한 전반적인 이해를 높일 수 있습니다.

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