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쳅터 6: 냉동의 기초: Basic Refrigeration Systems.
6.1: 냉동 압축 순환 관계: Compression Refrigeration Cycle.
가정용 냉동이나 상업용 냉동 시스템에서 공통점인것은 기화기를 통하여 압축기/compressor를 통한 열교환을 기초로 하며, 인간의 피부를 통한 땀이 외부로 기화할때의 시원함 느낌을 기초로하여 냉매를 촉매로 내부의 열을 흡수하여 외부로 배출하려할때 현상을 냉동/냉방이라 부르기도 합니다.
이러한 현상을 되풀이 하기 위하여 사용하려 하는것이 압축기/compresor로서 펌프를 이용하여 기화기의 저압 기체를 끌여드려 압축기의 피스톤의 좁은 공간으로 끌여드려 압축시에 발생하는 압력생성으로 고압//고온의 기체로 변화하여 응축기//condenser로 흐름을 보일때, 과포화현상 (* saturation: 더이상 변화할수 없는 상태 )의 형태로 주변의 온도보다 높은 상태의 냉매기체가 주변온도에 열을 빼앗기면서
압축기에 의하여 더하여진//heat of Compression 열생성으로 열교환 속도가 빠르게 진행되면서 고압형태의 냉매개스가 고압형태의 냉매액으로 변화하여 팽창밸브를 통하여 기화기로 흐름을 진행하는것을 Refrigerant Cycle : 냉매의 흐름이라 부르기로 합니다.
냉매 압축시스템의 열교환 : 기화기내에서의 열흡수//기화, 그리고 응축기내에서의 열배출//액화 현상이 되풀이 될뿐입니다.
(* Heat is not destroyed by refrigeration system. )
6.2: 고압 과 저압: High side and Low side.
냉동에서 중요시 여기는것은 압력//pressure으로 열을 빼앗기는 것은 고압현상으로, 열을 흡수하는것은 저압현상으로 저압과 고압으로 냉매회로를 구분하여 이야기 하려 합니다.
냉매회로를 설명할때 팽창밸브//고압의 냉매액이 필요한 압력변화를 요구하나 온도는 변화하지 않는 adiabatic Compression 현상을 이용하여 고압부분//High Pressure Side// 붉은색으로 표시//이라 부르기로 하며, 그이후의 기화기내에서 생기는 현상을 저압부분//Low Pressure Side// 푸른색으로 표시 //아랫그림 참조 // 이라 구분하여 부르기로 합니다.
(* 그림참조 : 6.2 // 페이지 91// 미주 환경청 공기청정법 냉매회수 냉매취급자격증 시험 문제. )
(* 최근 새로히 전면 개정된 미환경청 공기청정법 냉매회수 냉매취급자격증 시험 문제중 저압부분과 고압부분을 구별하는 방법 질문중 콤푸저압 피스톤 인입부분까지 포함하는것을 알고 있는지 알고자 합니다. )
■ 아세요 ?
냉매사용 콤푸/압축기 저압부분 흡입부분은 과열화된 기체// superheated vapor만을 압축하도록 설계되여 있기에 액상의 냉매를 압축할수 없읍니다.
6.3: 압축: Compression.
냉매순환 시스템의 주축은 압축기//compressor로 두가지 형태로 나뉘여 기화기로 부터 열흡수한 냉매//기체를 끌여드려//suction 압축기로 흡수할때의 압력을 저압이라 부르기로 하며, 피스톤을 이용하여 끌어드린 저압 기체상태의 냉매를 압축하여 생긴 고압//고온의 기체상태의 냉매를 고압부분이라 부르기로 합니다.
6.3.1: 압축기: Compressor.
기계설비 공조시스템에 사용하는 압축기는 열을 포함한 저압기체를 기화기로 부터 흡수하여 작은공간에서 고온/고압의 기체로 압축하여 응축기로 보내여 액화하여 팽창밸브로 보내는 펌프역할을 합니다. p.83.
(* 주의할것은 냉매사용 압축기/펌프는 액을 펌프//압축할수 없도록 설계되여 과열화된 기체//열을 포함한 기체를 끌여들여//피스톤이 내려간 상태에서, 고압//고온의 과열화된 기체로 변형시키는 펌프이기에, 종류로는 @ 피스톤 왕복형//Reciprocating 을 주로 사용하며 기타 사항은 별도로 공부하기로 합니다. )
6.3.2: 오일분리기: Oil Separator.
압축기는 오일을 사용하여 윤활유역할을 하며, 혹은 소음및 진동을 줄여주는 역할을 하기도 합니다. 필요에 의하여 작은용량의 콤푸는 내장되여 가동하거나, 대형의 경우, 혹은 거리가먼 장배관의 경우에 고압토출배관에 별도 설치하여 냉매회전후에 콤푸로 돌아오도록 배관 설비하여야 합니다.
6.4: 응축. : Condensing.
응축기는 냉매회전 배관중 중요한 열교환기로 과열화된 기체상태의 고온/고압의 기체를 필요한 고온/고압의 냉매액상으로 외부로 열을 배출하면서 응축/생성되여 고압의 압력에는 변함이 없으나 온도의 변화로 액으로 변화//응축//콘덴싱./Subcooling/과냉도현상 하는 열교환기를 통하여 고온/고압의 응축기//condenser//콘덴서라 부르기로 합니다.
6.4.1 : 응축기: Condenser.
콤푸에서 고압/고온의 기체가 응축작용에 의하여 고압/고온의 냉매액으로 변화할때, 옵션사항으로 강제열교환//forced air condenser, 혹은 자연적인 대류현상//natural convection condenser로 공냉식 콘덴서로 분류할수 있으며, 수냉식의 경우 관류형, 원통다관식//shell and tube, 이중관식//tube in tube , 평판형//plate type 등으로 나누어 이야기 할수도 있읍니다.
(* 과냉도: 응축기내에서 외부온도에 열을 배출하게 되면 고압의 온도의 냉매가 열교환으로 응축되며 액화 할때 빼앗기는 열을 과냉도라 부르며 압력은 변하지 않는 현상/응축현상의 잠열현상//Latent Heat of condensation을 이야기 하기도 합니다. )
6.4.2 : 수액기: Receiver.
수액기//liquid receiver는 응축기와 고압액 배관 사이에 위치하며, 간혹 응축기 코일 아래 위치하기도 합니다. 필요시 수리의 경우, 냉매를 수액기로 모아 임시로 저장할수 있도록 하며 (* Pump down ) , 팽창밸브의 모세관 사용시에는 설치하지 않기로 합니다.
6.4.3: 냉매액 배관: Liquid Line.
냉매액 배관은 콘덴서 혹은 수액기를 지나 팽창밸브로 흐름을 보내기에 고압/고열의 액배관은 저압의 기체배관에 비하여 배관구경이 작으며, 일시적인 기화현상 (* flash gas )을 막기위하여 저압배관과 접촉하도록 열교환기를 만들어 일시적인 기화현상//Excessive flash gas을 방지하여 팽창밸브를 통과할때의 일시적인 기화현상으로 인한 압축기 피해를 방지하려 합니다.
6.4.4: 냉매액 배관 필타/건조기: Liquid Line Filter-Drier.
냉매액배관에는 이물질을 걸러주는 고압액 배관 필타/건조기 (* 필타드라이어. )설치가 필수이며 배관내의 수분, 이물질, 철분/metal, 기타 물질제거 역할을 하며 특별히 오일에 섞여있는 수분제거의 역할을 중요시 하기도합니다.
(* 냉매수리, 교체, 설치, 관리시의 필타교체는 필수이어야 합니다. )
(* 제품회사 퓸질 보증 수리 교체시의 필수조건이어야 합니다. )
6.5: 냉매흐름 계량기: Metering Devices.
냉매의 흐름을 조절하여 저압기화기로 보내주는 역할을 하며 냉매액배관과 기화기의 중간에 위치하여 고압을 저압으로 변화시키는 현상을 보여주며 작은량의 냉매액을 기화시키려 하기에 저압으로 변화하며 주변의 열을 흡수할수 있도록 하기도 합니다.
팽창변의 종류로는 다음과 같읍니다.
● 고정 변: Fixed orifice.
● 모세관 : Capillary tube.
● 감온봉사용 팽창밸브: Thermostatic Expansion Valve (* TEV//TXV. )
● 자동 감지 팽창밸브: Automatic Expansion Valve (* AEV )
● 전자변 팽창밸브 : Electronic Expansion Valve (* EEV )
● 저압 플로트 사용 : Low-side Float. (* LSF )
● 고압 플로트 사용 : High-side Float (* HSF. )
(* 최근 미주 일급면허시험및 면접시 질문사항 이기도 합니다. ) p.98.
6.6: 기화: Evaporating.
냉동압축 기능의 기본은 냉매액의 기화현상을 기초로하며 열흡수로 인하여 기체 또는 기화//gas/vapor 하는 과정에 냉동이 이루어지며 공기가 열교환기를 통과하며 냉매액의 기화현상이 이루어지기도 합니다,
냉매 고압상태의 액이 팽창밸브를 거치며 저압상태 (?)의 냉매액이 주변의 열을 흡수하면서 낮은온도에 기화하는 냉매의 특성을 살려 주변온도를 낮추는 역할을 하게 됩니다.
6.6.1: 기화기: Evaporator.
냉매의 특징은 밀폐된 공간에서 일정량의 냉매가 주변온도에 따라, 혹은 압력에 따라 액화하거나, 기화하는 특성에 따라 주변에 열을 흡수, 또는 배출할때, 기화기의 역할은 고압 고온의 응축된 과냉화 과정을 거치는 냉매액이 팽창변을 지나며 저압의 액체로 변화할때의 기화과정의 잠열현상 (* Latent Heat of Vaporization )으로 냉매의 기화현상으로 주변의 열을 흡수하며 원하는 공간의 냉방/냉장/냉동을 하도록 합니다.
기화기의 열전도 방법은 자연적인 열교환 (* Natural draft evaporation)으로의 기화방법, 혹은 강제적인 열교환 (* Forced draft evaporation )으로 나뉘여 분류할수도 있읍니다.
6.6.2: 수액기화기 : Accumulator.
냉매흐름 사이클의 저압배관 냉매상태는 완전히 기화상태의 냉매가 압축기로 흡입되여야 하는데, 제대로 기화되못한 냉매액이 압축기의 실린더나 피스톤에 피해를 줄수 있기에, 저압배관에 안전장치로 수액기화기를 설치하여 미쳐 소화하지 못한 나머지 냉매액을 모아서 기체만을 압축기로 보내주는 역할을 Accumulator 라 부르기도 합니다.
6.6.3: 흡입배관//저압배관: Suction Line.
흡입배관이란 기화기에서 기화된 냉매를 압축기로 보내주는 역할을 하며, 압축기의 피스톤이 아래로 내려갈때 생기는 저압공간에 흡입된다는 사항을 표현하기도 하며 기화기에서 흡수한 열//과열화 상태의 냉매 기화상태를 (* Superheat vapor. )라 부르기도 하며 특정냉매의 낮은 기화온도를 표준으로 이야기 하기도 합니다.
(* 예: R-22: 증발온도//기화온도. = -41도화씨. = 41도섭씨. )
1. ________ refrigerants is like a dry sponge that has the ability to soak up a lots of water.
(* 건조한 스폰지가 많은량의 물을 흡수하는것은 냉매에 비교한다면 ? )
a. Low pressure liquid.
b. Lower pressure vapor.
c. High pressure liquid.
d. High pressure vapor.
2. _______ refrigerant is like a soaking wet sponge that cannot be absorb more water.
(* 젖은 스폰자가 더이상 물을 빨아드릴수 없는 상태의 경우, 냉매의 경우 ? )
a. Low pressure liquid.
b. Low-pressure vapor.
c. High pressure liquid.
d. High pressure vapor.
3. From the Metering device through the evaporator to the compressor is the ______side of the system.
(* 팽창변//계량기를 통과할때의 냉매의형태는 ? )
a. low.
b. high.
c. condensing.
d. Heat rejecting..
■ 냉매회수는 공조인의 의무사항입니다.
6.6.4 : 흡입배관//저압배관 필타 드라이어 : Suction Line Filter-Drier.
아주 드문 경우에 저압배관에 별도로 필타를 설치하는 경우는 냉매흐름 사스템에 심각한 수준이상의 피해사항 발생 (* 압축기 손상//기계적인 손상// 내부전기 손상//산화현상 )으로 내부청소를 하기 위한 대책으로 필타/드라이어를 설치하여 인입부분과 토출부분의 압력차이가 없을때까지 교체하여 주는것을 원칙으로 합니다.
■ Review Questions : |