자서전~! 뭔가 거창하고 대단할법한 단어.하지만 지금 나에겐 어렵고 막연한 단어로 느껴지는 건 왜일까단어의 뜻이 어려워서가 아니라 나에게 있어 그 의미하는 바가 딱히 떠오르지 않았기 때문에 어렵게 느껴지는 것 같다교수님으로부터 이 과제를 듣고서는 겁부터 덜컥 나는 게 사실이다. 내가 유명한 인물도 아니고 평범하게 태어나서 자라온 학생인데 자서전이라는 뭔가 거창해 보이는 것을 써 오라니 자신감이 없어지고 한동안 무엇을 어떻게 써내러 가야 될지 몰라 많은 시간을 낭비했다.한참을 생각해서야 답을 낼 수 있었다. 나는 유명한 사람들의 자서전처럼, 무언가 특별한 일들을 화려하게 써야겠다는 생각을 하고 있었던 거 같다 . 그런데 난 유명하지도, 무언가 특별히 큰일들도 없는데 말이다.나의 자서전을 거창하고 화려하게 쓸 필요 있을까? 그냥 지금까지의 나를 돌아보자고 생각했다.그래 하루하루 일기를 쓰듯이 지난날 떠오르는 것들을 그때의 시각에서 또 지금의 시각에서 다시 한 번 떠올려 보자.이렇게 마음먹으니 어떻게 해야 될까라는 걱정보다는 오히려 좋은 기회일거라는 생각이 먼저 들었습니다.“나는 누구인가? 지금까지 나에게 어떠한 일이 있었지? 그땐 왜 그랬지? 앞으로 나는 어떻게 되어있을까?”정말 오랜만에 이런 생각들을 하게 된 거 같다. 군대 있을 때는 이런 생각들을 정말 많이 했었던 기억이 나는데. 지금까지 걸어온 길을 돌이켜보고 앞으로 어떠한 마음가짐으로 살아갈 것이라는 다짐도 했었습니다. 막상 전역하고 나서는 그때의 그 각오는 온데간데없고 내가 원하는 것이 무엇인지 조차 잊고 시간에 제 몸을 맞기면서 그렇게 무의미하게 살아온 거 같다는 생각이 든다.어릴 적엔 꿈도 많았고 누구 앞에서도 제 꿈은 뭐라고 당당히 밝힐 수 있는 용기도 있었는데 그땐 뭐든지 될 수 있을 거 같았고 세상이 만만해보였다고 해야 되나 여하튼 쉬워 보였습니다.
종합 공조 System◈ 목차제 1장 종합 공조 System 관한 기초 사항1. 기초적인 사항(1). 기초적인 사항 ···················································· 4(2). 열량 ····························································· 4(3). 열과일 ··························································· 6(4). 이상기체 ························································· 6(5). 열역학 2법칙 ····················································· 72. 습공기 ······························································· 8(1). 공기의 성질 ······················································ 8(2). 습공기 선도 ······················································ 83. 냉동 이론 ···························································· 12(1). 냉동 ····························································· 12(2). 냉동원리 및 방법 ················································· 12(3). 냉매 ····························································· 13(4). 몰리에르 선도 ····················································· 144. 전열교환기(1). 전열교환기 장단점 ···················· 열로 열은 일로 변환시킬 수 있다.2) 에너지 식(열역학의 기초식)- dQ=du+Adw+du+APdv(dw=Pdv) (kcal/kg)- Q=(u2-u1)+AW- dQ: 가한 열량.(kcal/kg)dU: 증가한 내부 에너지.(kcal/kg)dw: 외부 일량.(kgㆍm/kg)3) 엔탈피(h,enthalpy)- 물질이 갖는 열에너지는 내부 에너지외에 압력과 체적의 곱에 상당하는 일의 에너지로 존재한다. 이들의 합을 엔탈피라 하며 전열량 또는 함열량이라도 한다.4) 정상 유동계와 에너지 식- 작동 유체의 흐름이 정상적일 때 임의의 단면 1,2를 통과하여 단위 시간 내에 흐르는 유체에 열역학 제 1법칙이 적용된 공식.(4). 이상 기체.1) 보일-샤를의 법칙.①. 보일의 법칙: 일정한 질량의 체적을 일정한 온도에서 변화시킬 때 기체의 절대 압력과 체적의 곱은 일정하다는 것.즉, 압력을 P이고 체적을 V라고 하면 Pv=일정 하고, P1v1=P2V2 이다.(모든 가스는 온도를 일정하게 유지할 때 비체적 v는 압력 P에 반비례한다.)②. 샤를의 법칙: 압력을 일정하게 했을 때 기체의 체적 팽창은 온도에 비례한다는 것으로 체적을 v, 절대 온도를 T(°K=℃+273)라 하면 v1/T1=v2/T2=일정.(가스의 압력 P가 일정하면 비체적 v는 절대 온도 T에 비례한다.)2) 이상 기체의 상태식- 보일-샤를의 법칙이나 줄의 법칙에 따르는 기체를 이상 기체라고 한다.즉, P1v1/T1=P2v2/T2=Pv/T=일정. Pv=RT⇒PV =GRT (단 R은 가스 정수)3) 이상기체의 비열.- 정압 비열: 정지 상태에 있는 기체가 압력이 일정한 그대로 열량을 취랄 To rm 일부는 기체가 팽창하는 일에 사용되는데 이때 의 비열- 정적 비열: 기체를 일정한 용적 하에서 상태 변화시킬 때의 비열을 말함.4) 이상기체의 상태 변화.- 등온 변화, 등압 변화, 등적 변화, 단열 변화, 폴리트로프 변화가 있다.- 폴리드로프 변화: 등온 변화와 단열 변화의 중간적 변화.(5). 열역학 제 2법칙.-등이 혼입되었을 때라도 SYSTEM에 사용되는 재료를 부식 시키거나 변성시키지 않아야 한다.아. 안전성이 높을 것냉동장치에서 그 자신이 분해되어 불응축 가스를 생성하거나 그 자신의 성질이 변하지 않아야 한다.자. 전기 절연성이 좋을 것전기 절연 재료를 침식하지 않고, 유전율이 적으며 전기 저항값이 커야 한다.(4). 몰리에르 선도1). 몰리에르 선도냉매 상태를 나타내는 양은 엔탈피 h(Kcal/Kg)로 표시되지만, 엔탈피만으로는 냉매의 상태를 알 수 없다. 따라서 또 하나의 상태량, 즉 압력, 온도, 비체적을 알면 그 상태를 알 수 있다.이와 같이 엔탈피 h를 또 하나의 상태량과 조합시켜 두 축으로 하는 선도를 작성하면 냉매의 상태를 선도상에 표시할 수 있다. 일반적으로 엔탈피 h를 횡축으로 하고 압력 P를 종축으로 하여 냉매상태를 나타내는 선도를 몰리에르 선도라고 한다.2). 냉매와 몰리에르 선도냉매를 몰리에르 선도상에서 구분하면, 냉매는 액체, 기체, 액체와 기체의 혼합상태(포화상태)로 구분된다. 여기서는 몰리에르 선도상의 각점에 따라 어떤 상태로 존재하는지를 설명한다.(냉매와 몰리에르 선도)① 포화액위의 그림 중 A점에서 실린더에 일정압력을 유지시키면서 액체에 열을 가하면 액체의 온도는 상승하게 되고 일정온도에 도달하여 더 이상 상승하지 않는다.(B점)이 상태의 액체를 포화액이라 하여 이때의 온도 및 압력을 각각 포화온도,포화압력이라한다.② 포화증기포화액을 계속 가열하면 액체의 일부가 온도, 동일 압력의 기체로 변화한다. 이 기체를포화증기라 하며, 포화액과 포화증기가 공존하고 있는 상태(C점)를 습포화 증기 또는 간단히 습증기라 한다. 습포화증기를 계속 가열하면 액체(포화액)는 계속 증발하여 전부 기체(포화증기)가 된다(D점), 이 상태를 건포화증기라 한다.③ 과열증기와 과열도건포화증기를 계속 가열하게 되면 포화증기의 온도는 계속 올라간다. 이와 같이 포화온도이상으로 가열된 증기를 과열증기라 한다(E점),과열증기와 포화증기의 온도 차를 과열도라한다.④ 과라고 한다.환기용 도입외기의 온습도는 실내공기와 다르므로 실내공기 상태까지 냉각, 제습 또는 가열, 가습 해야 한다.직접 공조대상 공간에 유출입하는 열을 실내열부하라고 하고 환기용 외기를 실내조건까지 냉각 또는 가열하기 위해서 필요한 열량을 외기부하라고 한다. 이들 열부하는 냉방을 필요로 하는 경우에는 냉방부하, 난방을 필요로 하는 경우에는 난방부하라고 한다.(1)열원설비공조설비 전체의 열부하를 처리하기 위한 설비로는 냉동기, 보일러가 주체이고 부속설비로는 냉각탑, 냉각수펌프, 급수설비, 부속배관 등이 있다.(2)공조기 설비공조대상 공간에 보내는 조화공기를 만드는 설비로 공기의 냉각제습기, 가열기, 가습기, 공기여과기 (air filter)및 송풍기를 일체의 케이싱에 넣은 것을 전체적 으로 공기조화기 (약해서 공조기라고도 한다)라고 한다.(3)열수송설비공조기와 공조대상 공간 사이에서 공기를 순환시키거나 또는 외기를 도입하기 위한 송풍기 -덕트 계통, 열원설비와 공조기 사이에서 냉온수롤 순환시키는 냉온수펌프-배관계통, 그리고 증기, 냉매, 연료유 동의 각종 펌프, 배관류를 포함한다.(4)자동제어 설비위의 3가지 서브시스템(sub system)이 요구하는 공조조건을 만족시키면서 전체 시스템을 자동적으로 유지하고 운전하기 위한 제어설비로 공조설비 전체의 운전, 감시 등의 중앙관제설비도 포함되는 경우가 많다.제 3장 공조 방식의 선정1. 공조 방식의 선정실내의 쾌적한 공기환경 유지를 목적으로 하는 공조 설비는 에너지 절약을 위한 외기 냉방, 외기량 취입제어, 변풍량(VAV), 배열회수(전열교환기) 등의 기술뿐만 아니라 고도정보화 내지는 국제화에 따른 24시간 사회의 출현에 부응할 수 있는 다양한 공조 방식 등이 한층 요구되고 있는 현실이다. 따라서 공조방식의 선택에 있어서 고려할 사항은 다음과 같다.① Life Cycle Cost(초기 cost, running cost)② 요구 공기환경③ 안전성④ 신뢰성⑤ 유연성⑥ 유지관리 성능⑦ 시공성⑧ 제어성⑨ 외관⑩ 스페이스그리중앙기계실로부터 냉수 및 온수(또는 증기)를 배관을 통해 공급받고 공조기에서 공조된 냉풍 및 온풍을 덕트를 통해 실내에 공급하는 방식이다. 이 방식은 정풍량 단일덕트 방식과 변풍량 단일덕트 방식, 또는 2중덕트방식 등의 모든 방식에 응용될 수 있다.1)장단점 및 적용◈ 장점 ◈a) 송풍용 덕트 길이가 짧아지고 주덕트의 평면 배치는 각종 복도부분에 한하므로 시공·설계가 용이하다.b) 각 층별 또는 존별 시간차 운전에 적합하다.c) 설계에 따라서 각층 슬라브 관통 덕트가 없으므로 방재상 유리하다.◈ 단점 ◈a) 공조기 대수의 증가로 초기투자비가 크게 소요된다.b) 공조기의 분산배치로 보수관리가 복잡하다.◈ 적용 ◈- 대규모 건물이고 다층 건물에 적용된다.(7). 바닥 취출 공조 방식실내의 단면이 이중바닥, 실내, 천장 3개의 공간으로 구성되어 있는 것이 일반적이며, 실내공간을 거주구역과 비거주 지역으로 구분하고, 거주구역을 공조공간으로 하는 것을 전제로 하고 있다. 이 방식은 공조기에서 공조공기가 덕트 또는 체임버(이중바닥 내 공간)에의해 이중 바닥면에 설치된 각 바닥 취출구로 공급되어 실내로 취출되는 방식이다. 즉 이중바닥을 OA기기 등의 케이블 배선 공간 및 공조공기용 공간으로서 사용하는 것이다. 또한 바닥 취출구를 거주자의 근처에 설치함으로써 개인의 기분이나 신체리듬에 맞게 풍량,풍향 또는 온도를 자유롭게 조절할 수 있는 거주성 중시의 쾌적 공조 시스템이라고 말할수 있다.1)장단점 및 적용◈ 장점 ◈a) 천장 덕트와 같이 고정된 설비가 적어, 실용도 변경, 실내의 칸막이 변동 및 부하증가에 따른 대응이 용이하다.b) 천장 덕트 사용을 최소화할 수 있어 건축층고를 줄일 수 있다.c) 천장에서의 작업이 감소하므로 공사기간이 단축되고 유지보수가 간편하다.d) 층고 감소 및 덕트의 감소로 건축전체의 비용이 감소한다.e) 덕트를 큰 폭으로 삭감할 수 있기 때문에, 공조기의 팬 동력은 종래공조시스템에 비교해 작아지며, 운전비용도 감소할 수 있다.f) 환기횟수가 증대하며용하는
냉매-1-◎목차1장 냉매의 정의 ----------------------------------------------------- 32장 냉매의 특성 ----------------------------------------------------- 32-1 물리적 특성2-2 화학적 특성2-3 그밖의 특성3장 냉매의 종류 ----------------------------------------------------- 43-1 무기화합물1) 암모니아(R-717)2) 물(R-718)3) 공기(R-729)4) 이산화탄소(R-744)3-2 할로카본3-3 비공비 혼합물3-4 공비 혼합물3-5 탄화수소4장 브라인(2차 냉매) ------------------------------------------------- 84-1 브라인의 정의4-2 브라인의 구비조건4-3 브라인의 농도와 응고점4-4 브라인의 종류와 특성5장 냉매의 누설 ---------------------------------------------------- 116장 냉동기유 ------------------------------------------------------ 136-1 냉동기유의 정의6-2 냉동기유의 구비조건7장 대체냉매 ------------------------------------------------------ 147-1 대체냉매의 개요7-2 대체냉매의 종류7-3 대체냉매의 구비조건8장 결론과 참고문헌 ------------------------------------------------ 178-1 결론8-2 참고문헌-2-1장 냉매의 정의냉동 장치 내부를 순환하면서 냉동사이클을 흐르면서 상태변화에 의해 저온부의 냉한 열을 고온부로 운반하는 동작물질이다. 일반적으로 증발 또는 응축의 상변화 과정을 통하여 열을흡수 또는 방출하는 냉매를 1차냉매 , 그리고 단상상태에서 감열 열전달을 통하여 열교환하는 냉매를 2차냉매로 구분한다. 그러나 기체사이클에 적용되는 공기,헬륨 또는 수소기체 등은 1차냉매로 구성하는 원소의 일부를 다른 원소로 치환한 것, 두 가지 이상의 유기화합물을 혼합한 것이 있다. 구성원소를 다른 원소로 치환한 대표적인 냉매가 바로 할로겐화탄화수소 냉매이며, 공비혼합물은 혼합냉매이다.3-1 무기화합물1) 암모니아(R-717)암모니아는 자연냉매 중에서 우수한 열역학적 특성 및 높은 효율을 지닌 냉매로서 제빙,냉동, 냉장 등 산업용의 증기 압축식 및 흡수식 냉동기의 작동유체로 널리 사용되어져 왔다.다만 작동 압력이 높고 독성 및 가연성이 크므로 관리인력이 상주하는 산업용 대용량 시스템에만 주로 사용되어 왔고 소형에는 특수목적에만 이용되었다.2) 물(R-718)물은 환경에 대한 피해가 전혀 없으며 손쉽게 구할 수 있는 장점을 갖고 있다.3) 공기(R-729)물과 같이 투명한 무해, 무취, 무미의 냉매로서 소요동력이 크고 성적계수가 낮으므로 주로 식품냉동, 저온 냉동 및 항공기 또는 차량 냉방 등에 사용되고 있다.4) 이산화탄소(R-744)이산화탄소는 CFC 냉매가 사용되기 이전에는 암모니아와 더불어 선박용 냉동, 사무실이나 극장 등의 냉방용 냉매로서 가장 많이 사용되었다.5) 아황산가스암모니아와 더불어 오래전부터 사용되어온 냉매이다. 냄새와 독성이 냉매 중 가장 강하다. 소형 냉동기에 적합한 특성이 있어 가정용 냉동기등에 널리 사용되었다.3-2 할로카본(프레온 냉매)할로카본(Halocarbons)은 포화탄화수소를 할로겐족 원소인 불소, 브롬, 염소 및 요오드 등으로 치환한 냉매이다.3-3 비공비 혼합물(혼합 냉매)비공비 혼합냉매(Non-Azeotropic Refrigerant Mixtures or Zeotropes)는 두 개 이상의 냉매가 혼합되어 각각 개별적인 성격을 띠며, 등압의 증발 및 응축과정을 겪을 때 조성비가변하고 온도가 증가 또는 감소되는 온도구배(temperature gliding)를 나타내는 냉매를 말한다.- 4 -비공비 혼합냉매인 R-22/ R-114 혼합물의 상변화 곡선그림에서 초기상태가 A인 과냉액체의 온도를 상승시키면 상태때 냉매의 온도구배가 발생한다.이와 같은 현상을 이용하면 열교환기의 열효율을 개선시킬 수 있다. 그림에 나타낸 것처럼 순수냉매의 경우에는 증발 또는 응축과정은 등온과정으로서 열원 또는 수열체와 감열열교환을 할 때 한쪽 끝에 냉매와 열원의 온도가 거의 같은 점이 생기고(pinch point) 반대쪽에는 온도차가 크므로 열교환시 비가역성이 커지며 손실일이 많아진다.하지만 비공비 혼합물은 냉매와 열원간의 온도가 평형이 되게 하여 Lorenz 사이클을 구성할 수 있고 평균온도차가 줄게 되어 비가역성이 감소되며 효율을 향상시킬 수 있다. 다만 평균유효온도차가 감소함으로 필요 열전달 면적이 증가하며, 유체의 흐름을 서로 평형하게 하려면 대향류(counter flow) 열교환기가 필요하다.- 6 -3-4 공비 혼합물(혼합 냉매)서로 다른 둘 이상의 순수물질을 특정한 비율로 혼합하여 등압의 증발 또는 응축과정 중에기체와 액체의 성분비가 변하지 않으며 , 온도가 변하지 않는 혼합냉매를 공비 혼합냉매라한다. 즉, 공비 혼합냉매는 혼합물질임에도 불구하고 단일 물질과 유사한 특성을 지니고있으며 등압의 이상과정시 온도구배가 없는 냉매이다.공비 혼합냉매인 R-502의 상변화 곡선그림에 나타낸 바와 같이 임의의 조성비에서 노점선과 기포선이 서로 만나게 되어 기상과 액상에서의 성분이 서로 같아 단일물질과 같이 작동되는 냉매이다. 공비 홈합물의 증발또는 응축온도는 그림에서 나타낸 바와 같이 각각의 단일 물질에 비하여 낮으며, 증발 또는 응축압력은 각각의 성분의 압력에 비하여 높은 압력특성을 보여준다.3-5 탄화수소(유기 화합물)수소와 탄소만으로 구성되어 있는 냉매로서 R-50(메탄), R-170(에탄), R-290(프로판), R-600a(이소부탄), R-1270(프로필렌) 등이 있다. 탄화수소계 냉매는 독성이 없으며, 화학적으로 안정적이며, 미네랄계 오일과 적절한 용해도를 나타낸다.- 7 -4장 브라인(2차 냉매)4-1 브라인의 정의보통의 냉동기는 증발기에서 냉매가 증발하여 냉동품(냉장품)동결온도가 달라진다. 따라서 특정한 온도에서 용액의 동결점이 최저로되는 농도가 존재한다. 동결점이 최저로 되는 용액의 농도를 공융농도, 이 때의 온도와 상태점을 각각 공융온도, 공융점이라 하고 이러한 상태(공융농도)하의 용액을 공융혼합물이라 부른다. 공융농도 이외의 농도에서 용액의 농도에서는 용액의 온도를 점차 내리면 임의의 온도에서 순수한 얼음(공융농도보다 농도가 묽은 경우)이 얼거나 염이 석출(공융농도보다 농도가 진한 경우)되어 나머지 용액의 농도는 점점 공융농도에 근접하며 결국에는 공융농도에 도달하여 모두 동결된다.- 8 -브라인의 상태도그림은 용액의 농도와 온도의 관계를 표시하는 것으로 점 E가 공융점이며 이에 해당하는 농도인 ξe를 공융농도 그리고 te를 공융온도라 한다. 그림에서 공융농도보다 낮은 농도의 용액을 점 A로부터 온도를 점차 내리면 점 B에서 순수한 얼음이 얼기 시작하며 계속 온도를 내리면 얼음의 양이 증가하고 용액과 얼음이 분리된 혼합체가 되며, 나머지 용액은 농도가 증가하므로선을 따라 공융점으로 접근한다. 만일 온도를 점 C까지 내렸다면 용액의농도는 점에 해당하며 얼음의 양은/+), 용액의 양은/(+)으로 된다. 이와 반대로 공융농도 보다 진한 용액을 점 F로부터 온도를 내리면 반대로 염이 석출되면서 농도가 감소하여 공융점에 도달한다. 온도를 공융온도보다 더 낮게 내리면 모두 동결하여 고체가 된다.4-4 브라인의 종류와 특성(1) 무기질 브라인무기질 염류의 수용액을 무기질 브라인이라 하며, 일반적으로 무기질 브라인은 유기질 브라인에 비해 부식성이 크다.- 9 -? 염화칼슘()수용액염화칼슘 수용액은 공기중의 수분을 흡수하여 농도가 묽어지는 성질이 있으므로 취급에주의를 요한다. 용도는 주로 제빙에 많이 사용되며 식품 등의 냉동, 냉장용으로 쓰이나누설에 의해 식품에 접촉되면 떫은 맛이나 품질을 저하시키며 부식성이 있으므로 냉동기 재료를 보호하기 위해 방식제를 첨가한다.? 염화나트륨()수용액(식염수)공융농도가 23.1%일 일 때 동결점은 -2해서 사용할 수 있다. 이와같이 두가지 이상의 브라인 또는특수한 물질을 혼합한 것을 혼합브라인이라 한다. 혼합브라인으로 사용되는 것으로 식염수+옥수수 시렆,프로필렌글리콜+식염수,프로필렌글리콜+에틸알콜+식염수 등이 있다.- 10 -5장 냉매의 누설냉매가 누설되면 인체에 많은 영향과 경제적 손실을 가져오게 되므로 사전에 방지 되어야 된다.1.(R-717:700단위는 무기물질이고 17단위은 분자량을 의미한다.)1) 냄새로 알 수 있다.2) 냄새로 알 수 없는 경우에는 다음과 같은 방법으로 알아낼 수 있다.(1) 누설이 심할 때? 붉은 리트머스 시험지가 청색으로 변색된다.? 페놀프탈렌지가 홍색으로 변색 된다.(2) 누설이 보통일 때: HCl(염산) 결레를 파이프 상단에 대면 흰 연기를 발생한다.(3) 누설이 약간일 때: 유황촛불을 대면 흰 연기가 발생한다.3) 응축기나 증발기에서 누설이 있을시는 냉각수나 브라인을 떠서 네슬러시약을 투입시키면 소량이 누설될 때 청색으로, 다량의 누설되면 자색을 변색 된다.4) 아황산 가스의 누설 탐지는 26%의 암모니아수로 검출한다(누설시 백색연기 발생)2.프레온프레온의 누설은 화학적으로 변화가 없기 때문에 냄새로 누설을 발견하기 어렵다. 즉, 프레온계의 누설은 gas누설 검출기가 있어야 찾아낼 수 있다.1) 헬 라이트 토취(Helide Torek)(1) 냉매 누설이 없으면 불꽃 통의 불꽃이 푸른색을 띠게 된다.(2) 누설이 소량일 때는 초록색을 띤다.(3) 누설이 보통일 때는 자주색이 되며 누설이 다량이면 불꽃 통의 불은 꺼진다.- 11-불꽃통의 불꽃 색깔 및 누설량불꽃색깔누 설 량(g)검출이 불가능4미녹색24담녹색34녹 색42녹자색114녹자색(엷은 자색)163녹자색(짙은 자색)500자 색(가스분해)1400(4) 도표보다 더 미량이 누설된 경우에는 비눗물 검사 방법을 사용한다.(5) 더욱 극소량 누설되면 할로겐 누설탐지기를 사용한다.(6) 응축기나 증발기에 내부에서 누설 될 경우? 응축기 내의 물을 떠서 oil이 떠 있는가 확인한다. 중요
14장증기-압축 시스템 분석1. 균형점과 시스템 시뮬레이션12. 왕복식 압축기23. 응축기53-1. 응축기의 종류 및 특징53-2. 응축기의 방출열량83-3. 응축기에서의 열전달103-4.응축기 성능113-5 응축장치의 부 시스템; 그래프 해석123-6. 응축장치의 부 시스템; 수학적 해석144. 증발기 164-1. 증발기의 종류 및 특징164-2. 증발기의 흡수열량194-3.증발기에서의 열전달 204-4. 증발기 성능 224-5. 완전 시스템의 시뮬레이션; 수학적 해석234-6. 완전시스템의 성능; 그래프해석 244-7. 몇가지 성능의 경향255. 팽창밸브(Expansin valve)265-1. 팽창밸브의 종류265-2. 팽창 밸브의 특성 및 구조266. 감도(sensitivity)분석327. 열전냉동(최근의 냉동기술) 338. 결론359. 참고 문헌361. 균형점과 시스템 시뮬레이션증기-압축 시스템은 구성하는 독립적 구성장치인 압축기, 응축기와 증발기, 팽창기구의 성능 특성에 따라 달라진다. 이들 구성장치들은 각각 독립적으로 작동하는 것이 아니라 하나의 시스템으로 결합되므로 그들의 거동은 상호관계가 있다. 이 논문에서는 각각의 구성장치들의 특성을 알고 있을 때 전체 시스템의 성능을 예측해 보고자 한다.공학자들에게 이용되어 왔던 전통적인 시스템 분석방법은 균형점(balance points)을 결정하는 것이다. 이 과정에서 두 개의 상호 관련된 장치의 성능 특성은 같은 변수의 항으로 표현되며, 그래프에 그려진다. 대응곡선의 교차점은 그 구성장치들의 성능 특성을 각각 만족시키는 조건을 나타내며 이 점에서 두 장치로 구성된 시스템이 작동할 것이다.최근 몇 년 동안 시스템 분석의 또다른 접근 방법이 제시되었는데. 이것은 그래프 해석보다는 수학적 방법에 의해 수행되는 시스템 시뮬레이션(system simulation)이라고 부른다. 균형점을 결정하는 두곡선의 교차점은 두 연립방정식 해의 수학적 대응책을 제시한다. 시스템 시뮬레이션은 시스템의 모든 구성장치들의 성능 특으로 물을 강제로 유동시켜 냉각효과를 올리는 것과 물을 높은 장소에 올려서 냉각관외면에 냉각수를 흘려 냉각하는 것이 있다. 일반적으로 쿨링타워와 병용하여 사용하고, 냉각수가 순환되기 때문에 수질처리, 물때제거 및 부식방지 등의 보수작업이 필요하며, 종류는 입형 셸튜브식 응축기(vertical type shell and tube condenser)와 횡형 셸튜브식 응축기(horizontal closed type shell and tube condenser), 2중관식 응축기, 7통로식 응축기가 있다.(1-1) 2중관식 응축기지름이 서로 다른 원형관을 이중으로 설치하여 안쪽 관속에는 냉각수가 아래에서 흐르고 바깥쪽 관과 안쪽 관 사이에 냉매증기가 위에서 아래로 흐를 수 있는 구조(대향류식)로 되어있다. 이 응축기는 암모니아, 프레온계 등의 비교적 소형 냉동기에 사용되며 탄산가스용으로도 사용할 수 있다.(1-2) 입형 셸 튜브식 응축기[그림3-1] 입형 셀 튜브 응축기 구조입형 셸 튜브식 응축기(vertical shell and tube condenser)는 그림 4-10과 같이 입형의 원통에 다수의 냉각관을 설치하고 원통의 상하를 강판으로 용접하여 만든 것이다. 입형의 원통상당에 설치된 냉각수조에 고인 냉각수가 냉각관내면을 고르게 흐르게 하기 위하여 소용돌이를 일으키는 주철제의 물분배기를 설치한다.압축기에서 유분리기를 커쳐 온 고온의 냉매증기는 냉각관 바깥면과 접촉하여 냉각·응축되어 냉각관 바깥 면을 따라 흘러내려 액출구를 거쳐 수액기로 간다.(1-3) 횡형 셀 튜브식 응축기[그림3-4] 횡형 셀 튜브 응축기 구조그림 3-2과 같이 강판으로 만든 원통을 수평으로 놓고 그 속에 냉각관을 다수 넣어 원통의 좌우를 강판으로 용접한 것이 횡형 셀 튜브식 응축기(horizontal shell and tube condenser)이다. 이 응축기는 냉매가 암모니아일 경우에는 주로 소형, 프레온일 경우에는 대용량까지 광범위하게 사용되는 수냉식 응축기이다. 응축기를 소형, 경량화 과 같이 구할 수 있다.[그림3-6] 응축기에서의 열전달[그림3-7] 응축기에서의 온도변화식 (3.4)여기서,는 냉각관의 전열면적[]이고,는 총합열전달계수[]또는 []로, 식 (1.5)와 같이 산술평균 및 대수평균 온도차로 계산할 수 있다.식 (3.5)여기서,: 냉매측 열전달계수[] 또는 []: 냉각수 또는 공기측 열전달계수[] 또는 []: 관벽두께[]: 관벽재료 열전도율 []또는[]산술평균 온도차는 다음과 같다.식 (3.6)대수평균 온도차는 다음과 같다.식 (3.7)여기서,: 응축기 입구에서 냉매와 냉각수(공기)의 온도차[]: 응축기 출구에서 냉매와 냉각수(공기)의 온도차[]식 (3.4)은 응축기나 증발기 등 모든 열교환기의 전열면적을 구하는 기본식 이며, 식(3.5)의 열통과율는 냉매에서 관벽을 통하여 냉각매체인 공기 또는 물로 열이 전달되는 정도를 나타내는 값으로 이것의 크기가 응축기나 증발기 등 열교환기의 성능을 알기 위해서는 관내()나 관외()의 열전달계수를 알아야 한다. 그러나 이열전달계의 값은 유체의 종류, 전열면의 형상 등에 따라 변화하게 되므로 정확한 값을 계산하기는 쉬운 일이 아니다.3-4.응축기 성능응축기의 열전달 성능에 대한 상세한 표현은 복잡하다. 냉매 증기는 과열된 응축기에 들어가고 다음으로 튜브내 응축되면서 액체와 증기의 일부분은 응축기를 통해서 끊임없이 변하기 때문이다. 대부분의 공학계산에 대한 공랭식 응축기 성능의 만족할 만한 표현은 응축기에 대한 열교환기 효율이 일정하다는 가정하에 이루어진다.즉,= 단위온도차이당 능력, kW/K=주위온도,식 (3-8)그림 3-8은 어떤 공랭식 응축기에 대한 성능 목록을 보여주고 있으며, 식 3-8의 F값은 9.39kW/K 이다.[그림3-8] Bohn Heat Transfer Division의 공랭식 응축기의 성능(냉매 22,모델번호 36)3-5 응축장치의 부 시스템; 그래프 해석[그림3-9] 응축장치[그림3-10] 응축장치 성능을 나타내는 압축기와 응축기의 균형점응축장치는 압축기와 응축기[그림발기[그림4-1] 건식 셀 튜브식 증발기건식 증발기(dry expansion evaporator)는 팽창밸브를 통과한 냉매액과 가스가 코일 내를 동시에 흐르면서 냉매액이 증발하는 것으로 증발기 출구까지 액과 증기가 분리되지 않는다. 일반적으로 냉매는 관내를 흐르고, 피냉각 매체는 관외에 존재하게 된다. 냉매유량 조절은 온도식 자동팽창밸브를 사용하며 증발기 출구의 냉매를 과열상태로 하여 압축기에서 액압축을 방지한다. [그림4-1]은 건식 셀튜브식 증발기를 나타낸 것이다.(2) 만액식 증발기[그림4-2] 만액식 셀 튜브 증발기건식증발기와 같이 팽창뱅브에서 팽창긴 냉매를 직접 증발기로 유입시키면 건도가 커질수록 증발하는 냉매의 열전달률이 감소하여 냉매의 전열작용이 저하하게 된다. 따라서 만액식 증발기(flooded expansion type evaporator)처럼 증발기 내에 냉매액이 항상 가득 차 있으면 전열면이 거의 액냉매와 접촉하기 때문에 전열작용이 양호하게 된다. 그러나 냉매가 많이 필요하고, 증발기로 냉매와 같이 들어간 냉동기유는 암모니아의 경우, 증발기 하부에서 간단히 제거할 수 있으나, 프레온의 경우 냉매와 혼합되기 때문에 별로의 유회수장치가 필요하다. [그림4-1]는 만액식 셀 튜브식 증발기의 구조를 나타낸 것이며, 이 증발기는 암모니아 냉동기에 많이 사용된다.(3) 냉매액 순환식 증발기만액식 증발기에서는 냉매액의 높이에 따라 하부 전열관 표면의 증발온도가 높게 된다. 원심압축기 등에서 압려기 낮은 냉매를 사용할 경우나 압력이 높아도 증발온도가 낮은 경우에는 액 높이에 따라 증발온도 상승에 의한 평균유효 온도 감소의 영향은 무시할 수 없으므로 이 결점을 보완하기 위해서 사용되는 증발기에 냉매액 산포식 증발기가 있다. 구조적으로는 만액식 셀 튜브 증발기의 관속 상부에 몇 개의 스프레이 노즐을 설치하여 탱크저부에 차있는 액냉매를 펌프로 살포하는 방식이다.액순환식 증발기(refrigerant recirculating type evaporator)는 저압수고찰한다. 이것은 거동이 보여지는 형태 중의 하나가 특수한 증발기에 관한 그림 3-8에서 보여준다. 그림 4-6로부터 다음과 같은 분명한 경향들을 알 수 있다.(1) 냉동능력은 증발온도의 강소와 유입되는 수온의 증가에 따라 증가한다.(2) 물의 유량이 주어진 입구 온도에서 감소할 때 냉동능력은 감소한다.[표4-1] 주위온도 35인 응축장치의 성능[그림4-6] Dunham-Bush의 냉동능력, 냉매 22, 직접팽창, 내부핀 액체 냉각기 CH 660B. 굵은 선은 물 유량이일 때의 성능을 보여주고 점선은d에서의 성능이다.만약 증발기의 U값이 그림4-6에서 보여주는 전 작동범위에 걸쳐 일정하다면, 유입되는 수온을 나타내는 선은 직선이 될 것이다. 냉동능력이 증가할 때 비등열 전달계수의 증가에 따른 것이다차후 수학적 시뮬레이션에 대하여, 방정식은 그림 14-8에서 보여주는 증발기 능력을 표현하기 위해 필요하다. 적절한 방정식은 다음과 같다.식 (4.6)여기서,= 유입되는 수온,= 비례인자,U값이 일정하고 그림 14-8상의 선들이 직선이라면,는 일정할 것이다. 그 대신는 온도차와 함께 증가하고의 근사값은 온도차의 선형적 함수로 제시된다. 물의 유량이인 그림14-8의 증발기에 대하여식 (4.7)따라서식 (4.8)[그림4-7] 냉각된 유입수의 여러 온도와 주위온도에서 응축장치와증발기의 균형점 결정에 의해 얻어진 완전시스템 성능4-5. 완전 시스템의 시뮬레이션; 수학적 해석수학적 시뮬레이션에서 장치들은 짝지울 필요가 없는 대신에 세 가지 요소를 동시에 시뮬레이션 할 수 있다. 계산절차는 그림 4-9의 정보흐름도에 나타나 있다. 시행값와로 출발하며, 표 4-2는 계산 후프가 반복횟수에 따른 작동 변수들의 값을 보여주고 있다. 표 4-2로부터 능력과 증발온도의 수렴값이 각각와로 그림 4-7에서 유입 수온에 대한 균형점으로 확인된다. 더구나 수학적 시뮬레이션은를 보이는데, 이것은의 증발온도에서 그림 3-11에서 보여주는 응축온도로 확인된다.4-6. 완전시스템의 성능; 그래프해석증.
팽창기구? 목 차1장. 냉동사이클의 개요1. 냉동의 개요----------------------------------------------------42. 냉동의 의의----------------------------------------------------53. 냉동사이클1) 냉동시스템 ---------------------------------------------------52) 원리 -------------------------------------------------------53) 냉동기 ----------------------------------------------------54) 냉동기의 종류 -------------------------------------------------65) 구성 ------------------------------------------------------7,8,92장. 팽창기구1. 팽창기구란?----------------------------------------------------92. 팽창기구의 목적-------------------------------------------------93. 팽창밸브의 정의-------------------------------------------------94. 팽창밸브의 원리-----------------------------------------------9,105. 팽창기구(팽창밸브)의 종류와 특성!1) 수동식 팽창밸브----------------------------------------------10,112) 자동식 팽창밸브 ----------------------------------------------12ㄱ) 온도식 자동 팽창밸브--------------------------------------12~18ㄴ) 전자식 팽창밸브------------------------------------------18~20ㄷ) 열전식 팽창밸브 ------------ 사용하였다. 1866년에는 미국의 Lowe와 영국의 Windhausen이 탄산가스 압축식 냉동기, 1875년에는 스위스의 Poctet가 아황산가스 압축식 냉동기를 개발하였다. 1876년에는 독일의 H. Meidinger가 연구한 암모니아 압축식 냉동기를 Carl Linde가 완성시켰으며 미국에서도 David Boyle이 암모니아 압축식 냉동기를 개발하였다.20세기에 들어와 1903년에 미국 냉동기협회가 설립되었고 이듬해에는 미국 냉동공학회, 1908년에 국제 냉동공학회가 설립됨으로써 냉동기의 연구 개발에 박차를 가하였다. 당시의 냉동기는 식품저장 및 운반, 인공 스케이트장 피혁가공, 음료수 냉각, 양조업, 공기조화 등에 이용되어 산업분야에 본격적로 응용되기 시작하였다.1905년에는 Gardne T. Voorhees가 다효압축기 특허를 얻었고 뒤이어 로터리압축기, 증기분사식 냉동기, 터보냉동기 등이 개발되었으며 1981년에는 가정용 냉장고가 개발되었다.한편, 그 동안 냉동기에 사용되어왔던 암모니아, 탄산가스, 아황산가스 등 냉매는 1921년 미국의 Willis H. Carrier가 개발을 시작한 할로겐화 탄화수소계 등 다른 냉매로 대체되기 시작하였으며, 압축기의 발달로 오늘날 우리가 사용하는 냉동기의 면모를 갖추게 되었다.2. 냉동의 의의우리는 흔히 방을 시원하게 하는 것을 냉방이라 하며 우유나 치즈, 야채 등 식품류를 차게 보관하는 것을 냉장, 더운 것을 차게 식히는 것을 냉각이라 하다. 그리고 물, 생선, 식육 등을 얼리는 것을 냉동이라 말한다. 이와 같은 방법들은 모두 물체의 온도를 내리는 것이면 일반적으로 어떤 물질의 온도를 주위온도보다 낮게 인위적으로 유지시키는 방법을 넓은 의미에서의 냉동이라 말하며 위에서 말한 냉방, 냉장, 냉각, 냉동을 포함한다. 그러나 냉각에는 벌겋게 달구어진 금속류를 물이나 기름 또는 공기 중에서 식히는 것과 뜨거운 물을 상온으로 식히는 것도 있으나 이것은 고온을 상온으로 내리는 것이므로 냉동이라 하지 않는다. 한편 좁은 의미ccumulator)▶ 액분리기는 냉동교육장치의 증발기와 압축기 사이의 흡 입 배관에 설치하여 흡입 가스 중의 액냉매를 분리시 켜, 압축기로의 리퀴드백(Liquid back)을 방지하므로서 압축기를 보호하는 역할을 한다. 2차적인 기능으로 기 동시 증발기내의 액이 교란되는 것을 방지한다.(10). 수액기(Receiver)▶ 냉동교육장치의 응축기에서 액화한 냉매액을 팽창밸브에 보내기 전에 일시 저장하는 용기로서 고압 용기로 취급 되며, 원통형으로 냉동장치를 수리하거나 장기간 정지 시키는 경우 펌프다운 운전으로 장치내의 냉매를 회수하 는 역할도 한다.(11). 액,가스형 열 교환기(Heat Exchanger)▶ 액가스형 열교환기는, 고압측(고온)냉매액관과 저압측 (저온)흡입관을 접촉시켜 열교환하는 열교환기를 말한 다.열교환기의 기능은 냉매액을 과냉시켜 팽창밸브 통 과시 발생되는 플래쉬 가스량을 감소시켜 냉동효과를 증대시키고 흡입가스를 적당히 가열하여 성적계수를 증대시키며 흡입가스 중의 액립을 증발시켜 리퀴드 백을 방지함.2장 팽창기구1. 팽창기구(팽창장치)란?> 팽창장치는 유동을 막아서 압력을 떨뜨리는 교축장치이다.2. 팽창기구의 목적!> 액체의 냉매를 압력 강화시킨다.> 증발기로 들어가는 냉매 흐름을 조절한다.3. 팽창밸브의 정의!- 팽창밸브란 냉동장치에서 압축기, 응축기,증발기와 더불어 중요한 부분이 다 흔히 감압장치라 불리는 팽창밸브의 역할은 응축기로 부터 온 고온, 고압의 냉매액을 냉동장치에서 요구되는 증발압력까지 압력을 감소시켜 증발기로 냉매액을 보내고 또 냉매액의 유량을 조절하는 것이다.4. 팽창밸브의 원리!팽창의 원리-그림에서와 같이 유체가 노즐이나 오리피스와 같이 유로의 단면적이 갑 자기 좁아진 단면을 통과할 때에는 외부와 열량이나 일량의 교환이 없 이 압력이 감소한다. 이와 같은 현상을 교축 현상이라 한다. 유체가 유 동 중에 교축되면 액체의 마찰이 더욱 커지고 와류와 난류 현상이 일어 난다. 압력의 감소와 더불어 유체의 속도는 증가하게 된다. 이브가 쓰인다.*자동식 팽창밸브의 특성1. 특정유량 혹은 증발기 압력을 설정할 수 있다.2. 압축기모터에 큰 시동부하가 걸리지 않는다.3. 설치가 쉬다.4. 시스템 내에 “매우 정확한 냉매량을 봉입” 하지 않아도 괜찮다.5. 가변부하에 적합하게 대응하지 않는다.6. 가격이 비싸다.7. 오직 온도식 압축기제어 방식과 함께 사용될 수 있다.(저압측 압력이 변하지 않으므로 압력식 모터스위치는 소용없다.)ㄱ) 온도식 자동팽창밸브현재 가장 많이 사용되는 것이 온도식 자동팽창밸브이며 증발기 출구에서 냉매의 온도와 증발온도와의 차, 즉 과열도를 일정하게 유지하도록 밸브의 개도를 자동으로 조절한다. 이 형식에는 벨로우즈식과 다이어프렘식이 있다. 팽창밸브 본체는 감온통과 모세관으로 연결된 감온부와 작동부, 두 부분으로 구성되어 있다. 감온통은 증발기 출구에 부착시키고 감온통 내부에는 냉동기에 사용하는 냉매와 같은 종류의 액체 또는 가스를 넣어 밀폐시킨다. 온도식 자동팽창밸브는 특히 응축기로부터 여러 개의 증발기 냉각관을 갖는 냉동장치에 더 적합하며 만액식이나 건식에 모두 사용할 수 있다.밸브의 작동원리는 감온통 내에 봉입된 액체나 가스가 증발기 출구에서 냉매의 온도에 따라 팽창 또는 수축하여 모세관을 통해 밸브의 감온부에 있는 벨로우즈나 다이어프렘에 압력을 가하거나 감압한다. 따라서 압력의 차에 의해 벨로우즈나 다이어프렘에 연결된 스페이서 로드가 상화로 작동하고, 이에 따라 밸브니들과 밸브시트 사이의 간극이 가감되므로 팽창되는 냉매의 유량이 조절된다.이와 같이 온도식 자동팽창밸브는 감온부에 작용되는 압력차에 의해 냉매의 유량이 조절되며, 압력의 선택조건에 따라 내부균압형 팽창밸브와 외부균압형 팽창밸브로 분류된다.(1) 온도식 자동팽창밸브(thermostatic expansion valve)는 소형 냉동공조장치의 냉매 유량제어에 가장 일반적으로 사용되는 방식으로, 냉매의 온도와 압력을 검출하여, 이들로부터 과열도를 산정, 과열도가 일정하도록 냉매유량을 제어한다.- 과열도 증가시 펄스 전동기 구동형 등이 있다.제어면에서는 온도식 자동 팽창밸브에 비하여 냉매액을 정확하게 공급할 수 있는 매우 우수한 특징을 가지고 있다. 대형 냉동 장치에 설치할 경우 설치비는 비싸지만, 증발기를 효과적으로 이용할 수 있다는 장점 때문에 최근 보급이 확대되고 있다.스텝모터에 의한 제어방식을 체택할 밸브로 전기적 신호에 의해 밸브의 궤적을 제어하는 방식으로 controller에 의해 밸브를 직접 제어가 가능하며, 스템모타의 스텝수를 세분화함에 따라 정밀제어가 가능하다팽창밸브 중 가장 기술적으로 진보한 형태로 최적의 부하 조절이 가능하다.최근 멀티에어콘과 인버터콤프레셔의 체택등에 따라 전자 팽창밸브의 활용도가 커지고 있으며, 에너지효율의 제고에 따라 최고의 효율 실현을 위해 전자팽창밸브의 적용이 증가하고 있다1모델 ESX파카 ESX 스텝모터 팽창밸브는 고 품질 냉매제어의 파카 하니핀의 완벽한 제품에 새로 추가 되었습니다.ESX 팽창밸브는 실제로 모든 냉동 공조 그리고 히트펌프에서 정밀하게 유량제어를 할 수 있습니다.이 스텝모터 팽창밸브는 대부분의 헬로카본 냉매 시스템과 대부분의 스텝모터 컨트롤러에 적합하기 때문에 이상적인 선택입니다.고도로 신뢰할 수 있는 ESX 의 설치와 작동은 단순하고 정직하며, 어떤 시스템도 더 효율적이고 더 많은 기능과 더 신뢰성 있도록 해줍니다.파카 ESX 스텝모터 팽창밸브는 정밀하고 에너지 효율적인 유량 제어를 통해서 최대의 시스템 가치를 제공합니다.2. 특징 및 잇점 요약고도로 신뢰할 수 있는 직접 구동 스텝 모터양극과 단극형 콘트롤러에 적합울퉁불퉁한 나사산을 따라 움직이는 구조, 나사산이 닳거나 꽉 끼는 톱니바뀌형이 아님유량을 500 단계로 정밀 분해, 이력현상 없음미세 단계일 때는 거의 무궁무진한 분해소형 완전 밀폐구조 - 기계적인 접합 부분이 없으며, 누설 없음"건조한" 고정자 구조 (냉매의 접촉이 없음)움직일 수 있고 교체 가능한 고정자 코일고효율 시스템에 대한 완전 잠김별개의 액관용 솔레노이드 밸브가 필요없음신뢰할 수 있 한다.
종합공조 시스템, 공기조화 시스템
