[스크랩] 냉동 공학의 기초이론

냉동 공학의 기초이론

가. 물질의 상태


냉동의 기본원리를 이해하는데 있어서 가장 기초가

되는 것은 물질의 세가지 기본상태의 상관 관계이다.

즉, 기체, 액체, 고체 세가지 상태의 상관관계에서

에너지를 주고 받음을 이용한 것이 냉동의 기본

원리이다. 물질의 상태변화는 다음과 같다.








나. 현열(顯熱) 과 잠열(潛熱)

현열(Sensible Heat)이라 함은 물질의 상태는 변함이 없고 그 에너지의 변화량의 눈으로 볼 수 있는 것을 말한다. 예를들면 겨울철 난방을 하기 위해서 실내에 온풍난방기를 설치하였다면 그것은 설정된 실내공기(기체)온도를 유지하기 위해서 가열을 시작하게 되어 실내공기 온도는 설정값까지 상승하게 된다. 이때 우리는 실내온도가 상승하는 과정을 온풍난방기에 붙어있는 디지털 온도계에 의해 눈으로 확인 할 수가 있다.

이와같이 물질의 상태가 실내공기(기체)로서 변화가 없었으며 단지 그 온도만이 변화됨을 눈으로
확인 할수 있었다.
이와같이 열에너지의 변화상태를 눈으로 확인할 수 있는 것을 현열이라고 한다.

물의 응고잠열 및 얼음의 융해잠열 : 79.68 ㎉ /㎏

잠열(Latent Heat)이라 함은 온도의 변화는 눈으로 볼수 없으나 물질의 상태를 변화 시키는데 사용되는 에너지를 말한다. 예를들면 100℃의 물(액체) 1㎏을 100℃의 수증기(기체)로 만드는데 사용되는 에너지는 539Kca/㎏이다. 이와같이 온도계상의 온도는 모두 100℃로 변화가 없지만 물질의 상태는 액체(물)에서 기체(수증기)로 변화 되었다. 즉 물질의 상태를 변화 시키는데 에너지를 사용 하였지만 온도계로서는 그변화량을 볼 수 없는 것을 잠열

물의 증발잠열 및 수증기의 응축잠열 : 539 ㎉ /㎏

다. 냉동에 사용되는 주요용어

(1) 냉각 : 일반적으로 높은 온도의 물질을 상온까지 낮출때에 사용한다.

(2) 냉동 : 낮추는 온도가 0℃ 이하로 내려갈 때 냉동이라 한다.

(3) 동결 : 물체로부터 열을 빼앗아 그것에 포함된 수분을 얼리는 상태로 하는 것을 의미 한다.

(4) 열량의 단위(Kcal) 1㎏의 물의 온도를 1℃올리는데 필요한 에너지의 양을 1Kcal라 한다.

(5) 비열(比熱)

물질에 따라서 열을 흡수하는 능력은 각각 다르다. 어떤 물질 1㎏당 그 온도를 1℃ 올리는데 필요한 열량을 그 물질의 비열 (kcal/㎏.℃)이라고 한다.





(6) 엔탈피(Enthalpy)

액체와 기체가 가진 모든 에너지를 열량 단위로 나타낸 것으로서 전열량(全熱量) 이라고도 말한다.

엔탈피의 단위는 kcal/㎏으로서 표시하므로 어떤 물질 1㎏이 가진열량(kcal)의 출입을

나타내는 것으로 생각해도 좋다.





(7) 압력

압력이란 단위면적당 직각으로 가하여지는 힘을 말한다.
압력의 단위는 단위면적으로는 1㎝2를 사용하고 힘은 ㎏을 사용하므로 압력의
단위는(㎏/㎝2)으로 나타낸다.

대기압:1 ㎝2의 면적에 1.033㎏의 중량을 받기 때문에 1.033㎏/㎝2로 한다.

게이지 압력과 절대압력:대기압을 0으로하여 압력계로 측정된 압력을 게이지 압력이라 말한다.
완전한 진공에서는 대기압을 전혀 받지 않는다.
절대압력은 게이지 압력에 대기압력을 합한 값으로 표시된다.
절대압 p(㎏/㎝2 abs) = 1.033 + Pg(㎏/㎝2 g)

(8) 진공

일반적으로 대기압 이하를 진공이라 말한다. 진공 상태에서 압력계로 측정된 압력은
진공도 h(㎝Hg)와 같이 수은주의 높이로 나타낸다. 이 경우 절대 압력 p(㎏/㎝2 abs)
와의 관계식은 p = 1.033(1 - h/76)로 된다.

진공도를 나타내는 수은주의 높이 h는 U자관에 수은을 넣고 진공조와 대기 사이를
연결하여 조내의 진공도에 따라서 대기압과의 사이에 생기는 차이 수은주(Hg)를 말한
다.

라. 냉동 능력

. 냉동 능력이란 냉동 사이클 중 증발기에서 냉매가 증발하여 빼앗아 오는 열량의 크기를 말한다.

이것은 압축기의 움직임에 따라서 얻어지기 때문에 압축기 또는 냉동기의 냉동 능력이라 말한다





(1) 냉동 능력의 단위

한시간 이내에 증발기에서 제거할 수 있는 열량을 말하며 단위는(kcal/h)로 한다.
미국에서는 Btu/h를 사용한다. Btu:British thermal unit.

(2) 냉동톤(Refrigerating ton)

1 냉동톤은 0℃의 물 1통을 24시간 동안에 0℃의 얼음으로 만드는데 필요한 열량을 말한다.
이를 계산하여 물을 액체에서 고체(얼음)로 만들려면 얼음의 융해잠열을 생각해야 한다.
얼음의 융해잠열은 1㎏당 79.68kcal/㎏이므로 79.68*1000/24=3320 kcal/h가 1냉동톤이 된다.
이상은 한국 냉동톤을 의미하며 주로 냉장 창고의 냉각 부하를 말할 때 사용된다.

일반적으로 공기 조화 시스템에서 말하는 1냉동톤은 미국 냉동톤을 말하는 것으로
1미국냉동톤(USRT)은 3024kcal/h 이다.

마. 냉동 사이클

냉동사이클을 구성하는 4가지 기본 구성요소는 압축기,응축기,팽창변,증발기이며
이들 중 응축기와 증발기는 열교환기 이다.

이와같은 4가지 기본요소를 결합하여 냉매의 상태를 액체에서 기체로, 기체에서
액체로 바뀔 때 수수되는 잠열을 이용한 것이 냉동 사이클의 기본 원리이다.

출처 : 냉동&공조인의 쉼터

글쓴이 : refcom 원글보기

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