[스크랩] 제빙장치

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제빙 장치의 설계 기준

정 재 천 (주)한국 마이콤 선박부/과장

1. 서언 얼음(ice)의 형태는 어떤 특별한 용도나 목적에 따라 여러 가지의 형태로 만들어지나, 그 기본적인 것은 각 얼음(block ice), 판얼음(plate ice), 관얼음(tube ice), 편얼음(slice ice or Flake ice)등으로 구분된다. 이러한 형태의 얼음은 사용목적이나 용도에 따라 적당한 형태의 얼음은 사용목적이나 용도에 따라 적당한 형태의 얼음으로 만들어져, 상업적, 산업적으로 여러분야에 광범위하게 사용되어진다. 이러한 형태의 얼음을 제작하기 위하여 여러 가지 방법을 이용하고 있으며, 그에 따른 냉동장치 및 제빙장치등의 설계도 그 사용목적이나 용도에 맞게 이루어져야 한다. 또한 원수(原水)를 사용함에 있어서도 육상용에서는 청수, 선박용에서는 해수를 주로 사용하고 있는데, 청수를 사용한 얼음은 보다 높은 고내온도에서 저장할 수 있으며, 장기간 저장할 수 있으나, 청수의 양을 증가해야 할 필요가 있다. 해수를 사용한 얼음은 보다 낮은 온도에서 저장됨으로 어류의 동결을 촉진하는 장점이 있다. 얼음의 종류에 따라 제빙기의 종류도 Plate Ice Machine, Flake Ice Machine, Tube Ice Machine등이 있으나 본고에서는 육상용 Block Ice의 설계 기준을 제시하고자 한다. 2. 제빙장치 설계기준

[1] 설계조건

(1) 빙관의 설비 관수

① 빙관수는 결빙 시간과 Brine 온도와의 상대관계로 결정된다. ② 표준 설비 관수는 Brine 온도가 -9℃일 때 15.5관/1ton-day로 한다. ③ 건물의 면적이나 구조물등의 표준치외의 설비관수가 필요할 경우에는 <표1>, <표2> 및 <식1>, <식2>의 계산식으로 결정한다.

(2) Brine 온도

Brine 온도를 저온으로 하면 결빙시간은 단축되어지나 제빙 1ton당의 설비관수는 작아진다. 단, brine온도를 낮추므로써, 원수의 수질에도 좋지만 용빙시 금이 가므로 탈수시에 쪼개지는 염려가 있다. brine온도의 기준은 -7℃~-12℃의 범위로 한다. brine온도가 -12℃이하인 경우 얼음이 쪼개지는 것을 방지하기 위해 용빙수온을 +11℃~+16℃의 범위로 유지한다(또는 관을 세운다). 용빙수온이 +9℃이하로 하면 탈관이 어려워진다.

(3) 원수온도

① 원수온도기준 옥외에 탱크를 설치할 경우=24℃~26℃ 지하에 탱크를 설치할 경우=23℃~25℃ ② 원수온도는 계절, 지역 및 원수탱크의 용량, 설치장소 및 구조에 따라 다르다. (특히 직사일광을 받는 곳의 물탱크의 경우 온도상승율이 높아지기 때문에 원수온 도의 설정치를 충분히 고려할 필요가 있다.) ③ 탱크를 지하에 설치할 경우는 선용(식용이외)의 경우이며, 식용과 공용일 경우는 물탱크의 6면이 점검 가능한 장소 및 구조가 되어야 하며 여과장치를 설치하여야 한다.

[2] 제빙 열부하량 설계 기준

(1) 물을 동결시키는 열량(Q1)

* 계 산 식 Q1 = 1 x (t1 + f + t2) * 동 결 전 t1 = 1 x {비열1 x (원수온도 -0℃)} * 동결잠열 f = 1 x 79.68 * 동 결 후 t2 = 1 x {비열 0.5 x (0℃ + brine 온도)}

(2) 각종의 부하량(q1)

① 제빙조를 통해 침입하는 부하 ② brine의 각반에 의한 부하 ③ 개구부에 의한 부하 상기 조건을 상세하게 계산상으로 표시하는 것은 매우 곤란하기 때문에 경험치로서 정한다. (특히 개구부등에 대한 부하는 작업상황에 따라 변동하기 때문에 부하량은 계산상으로 곤란하다.) 계산기준은 투명빙은 1.23~1.28배(1.28을 기준으로 한다.) 백빙은 1.2~1.25배(1.25를 기준으로 한다.) 배율은 계절적인 증산을 고려하여 결정할 필요가 있다.

(3) 총부하량(QT)

* QT = Q1 + 각종의 열부하(q1)

[3] 제빙 1ton에 대한 1시간당의 냉동능력

그림1. 제빙능력과 냉동능력의 관계

주) 1. 제빙능력 30ton 이상의 경우는 20ton 증가때마다 1%씩 줄인다. 2. 외기온도 및 기타 설비상의 제열손실을 고려하여, 경험상으로 +28℃를 표준 원수 온도로 한다. 보정치는 한국 : +0.03, 인도네시아 : +0.05, 필리핀 : +0.01로 한다.

* RT = Qkcal x 1000kg 79.68 1000kg x Qkcal * RT = 24h 3320 * 냉동능력의 합계식 RT = 41.67 x q(t1 + 79.68 + t2) 3320 표1. 관빙의 동결 시간

BRINE 온도℃	얼 음 의 두 께 Cm
	10	12.5	13	15	17.5	19	20	22.5	25	27.5	28	29	30	32.5	35
-5	10.6	16.6	17.9	23.8	32.50	38.30	42.40	53.60	66.25	80.25	83.0	89.3	95.5	112.0	130.0
-6	8.85	13.8	14.9	19.8	27.10	31.90	35.40	44.80	55.25	66.90	69.35	74.3	79.5	94.5	108.3
-7	7.57	11.85	12.8	17.1	23.20	27.30	30.40	38.40	47.30	57.40	59.3	63.6	68.2	80.0	93.0
-8	6.62	10.36	11.2	14.9	20.30	23.90	23.60	33.60	41.40	50.15	52.0	55.7	59.6	71.0	81.5
-9	5.9	9.22	9.95	13.25	18.10	21.30	23.60	29.80	36.80	44.60	46.30	49.6	53.0	62.3	72.4
-10	5.3	8.29	8.95	11.92	16.25	19.15	21.20	26.80	33.10	40.10	41.50	44.6	47.8	56.0	65.0
-11	4.83	7.55	8.14	10.85	14.75	17.40	19.30	24.40	30.10	36.40	37.70	40.6	43.4	51.0	59.1
-12	4.41	6.92	7.45	9.95	13.55	15.95	17.70	22.35	27.60	33.40	34.60	37.2	39.7	46.7	54.2
-13	4.08	6.37	6.87	9.20	12.50	14.70	16.35	20.66	25.50	30.90	31.90	34.3	36.7	43.1	50.0
-14	3.79	5.92	6.40	8.51	11.60	13.65	15.15	19.15	23.60	28.65	29.70	31.8	34.1	40.0	46.5
-15	3.53	5.52	5.96	7.95	10.83	12.75	14.15	17.90	22.10	26.75	27.70	29.7	31.8	37.4	43.4
-16	3.31	5.18	5.59	7.45	10.15	11.95	13.30	16.77	20.70	25.10	26.0	27.9	29.8	35.0	40.7
-17	3.12	4.88	5.26	7.02	9.57	11.25	12.50	15.80	19.50	23.60	24.40	26.2	28.1	33.0	38.3
-18	2.94	4.61	4.96	6.63	9.05	10.65	11.80	14.90	18.80	22.30	23.10	24.8	26.5	31.2	36.1

주) 1) t=Cb2(-Θb), C=0.53 2) 얼음의 두께 10, 13, 19, 28 및 29는 ICE CAN, 11, 22, 45, 135Kg 2종과 90Kg, 135Kg 1종, 180Kg의 정부촌법을 나타냄.

[4] 결빙시간

* H = C x b2 x 1 -------------------- (식1) t 여기서 C = 결빙계수(표준치=0.53) b = 빙관 두께(표준1종 29cm로 한다) t = brine 온도(표준 -9℃로 한다) 결빙 계수(C)는 빙관부분의 brine 유속 및 빙관의 brine이 침적되는 깊이에 따라 정해진다. 빙관에 대한 brine 유속은 7.5m/min~10m/min로 한다. 10m/min이상으로 할 때는 brine 구조에 수위차가 생긴다. 유속 기준은 9m/min로 한다.

[5] 제빙 1ton당의 설비 빙관수

* N = 41.67 x H x 1 ----------------- (식2) W 여기서 H = 결빙시간(식1) W = 빙관중량(표준 135kg) 표2. 제빙의 동결시간과 제빙 1ton에 대한 ICE CAN의 설비 CAN수

ICE CAN의 용량kg	시간과CAN수	Brine(브라인) 온도 ℃
		-5	-6	-7	-8	-9	-10	-11	-12	-13	-14	-15	-16	-17	-18
11	동결시간	10.6	8.85	7.57	6.62	5.9	5.3	4.83	4.41	4.08	3.79	3.53	3.31	3.12	2.94
	설비CAN수	40.0	33.5	28.5	25.0	22.0	20.0	18.0	16.5	15.5	14.5	13.5	12.5	12.0	11.0
22	동결시간	17.9	14.9	12.8	11.2	9.95	8.95	8.14	7.45	6.87	6.40	5.96	5.59	5.26	4.96
	설비CAN수	34.0	28.0	24.0	21.0	19.0	17.0	15.5	14.0	13.0	12.0	11.5	10.5	10.0	9.5
45	동결시간	38.30	31.90	27.30	23.90	21.30	19.15	17.40	15.95	14.70	13.65	12.75	11.95	11.25	10.65
	설비CAN수	35.5	29.5	25.0	22.0	19.5	17.5	16.0	14.5	13.5	12.5	12.0	11.0	10.5	10.0
90	동결시간	89.3	74.3	63.6	55.7	49.6	44.6	40.6	37.2	34.3	31.8	29.7	27.9	26.2	24.8
	설비CAN수	41.0	34.0	29.0	26.0	23.0	21.0	19.0	17.0	16.0	15.0	14.0	13.0	12.0	11.0
135(1)	동결시간	89.3	74.3	63.6	55.7	49.6	44.6	40.6	37.2	34.3	31.8	29.7	27.9	26.2	24.8
	설비CAN수	27.5	23.0	19.5	17.0	15.5	14.0	12.5	11.5	10.5	10.0	9.0	8.5	8.0	7.5
135(2)	동결시간	83.0	69.35	59.3	52.0	46.30	41.50	37.70	34.60	31.90	29.70	27.70	26.0	24.40	23.10
	설비CAN수	25.5	21.5	18.5	16.0	14.5	13.0	11.5	10.5	10.0	9.0	8.5	8.0	7.5	7.0
180	동결시간	89.3	74.3	63.6	55.7	49.6	44.6	40.6	37.2	34.3	31.8	29.7	27.9	26.2	24.8
	설비CAN수	20.5	17.0	14.5	13.0	11.5	10.5	9.5	8.5	8.0	7.5	7.0	6.5	6.0	5.5

주) 1) t=Cb2(-Θb), C=0.5349.6 2) t=동결시간, h, b=얼음 정부의 두께(cm) Θb=brine의 온도, n=41.67t/w(제빙 1ton에 대한 CAN수) W=얼음1개의 중량(Kg)

3. 소형 제빙장치의 사양예

[1] Plate lcer의 사양

(1) 특징

① 적은 설치면적=모든 제빙설비가 Casing안에 배치되어 있으므로 빙관식과 비교하여 1/40 면적 이면 설치가 가능한 compact type으로서 육상용 및 선박용으로 적격한 제품이다. ② 짧은 제빙시간=결빙 시간은 빙관식의 1/100 이상인 20~25분, 탈수시간은 10~30초로서 적시 적량을 계획 생산할 수 있다. ③ 낮은 제빙 Cost=one touch로 제빙에서 쇄빙까지 무인조작되는 전자동방식으로 원료비, 인건비, 유지비등을 절약할 수 있다. ④ 넓은 용도 어업, 유업, 식품가공, 화학공장, 수산물 유통 center 등 어류를 냉각하거나, 유제품의 수송과 보관, 약품등의 용도 관리뿐만 아니라 각 분야에 광범위하게 적용된다. ⑤ 다양한 용량=규격품으로는 1ton~15ton까지 있으며 40ton까지 선택이 가능하다. ⑥ 높은 안전성=안전보호장치를 사용하며, 고장이 적고, 수명이 길며, 냉매는 Freon(R-22)을 사용 하고 공해도 없다.

(2) 사양

① 제작표준

	FOR LAND	FOR MARINE
Raw water temp.	18℃	20℃
Condensing temp.	35℃	30℃
Evaporating temp.	-18℃	-23℃
Material water	Fresh water	Sea water

② 제품사양 표3. Plate lcer 제품 사양

일산능력Daily Production 항목 Item		1TON	2TONS	3TONS	5TONS	10TONS	15TONS
형 식 MODEL		MPI-1	MPI-2	MPI-3	MPI-5	MPI-10	MPI-15
제 품 중 량(kg) NET WEIGHT		700	900	1,000	1,600	2,800	4,200
냉 동 기(kw) REFRIGERATOR		3.75	7.5	10.5	19	37	60
냉 매(kw) REFRIGERANT		후레온(R-22) FREON(R-22)
냉 매 봉 입 량(kg) REFRIGERANT CONTENTS		4	6.5	9	14	24	50
냉 동 기 유 REFRIGERATOR OIL		FUJILUBE SUNICO RM 25F 4GS		BARREL FREEZE or SUNISO 3GS, 4GS
냉 동 기 유 량(ℓ) REFRIGERATOR OIL CONTENTS		4	6.5	3.8	6.6	9.5	12.5
보 조 동 력(kw) AUX. MACHINE POWER	쇄 빙 기 (CRUSHER)	0.75	0.75	0.75	1.5	1.5	2.2
	원 수 펌 프 RAW WATER PUMP	0.4	0.4	0.4	0.75	0.75	1.5
	제 상 펌 프	0.4	0.4	0.4	0.75	0.75	1.5
	환 기 Fan VENTILATION FAN	-	-	0.1	0.1	0.1	0.1
접 속 관 경(A) PIPING DIA.	냉 각 수(入) COOLING WATER(INLET)	32	32	50	65	80	80
	냉 각 수(出) COOLING WATER(OUTLET)	40	40	50	65	80	80
	원 수 입 구 RAW WATER INLET	15	15	15	15	20	25
	오 버 후 로 우 OVER FLOW	25	40	40	50	65	80

주1. 상기사양은 (주)한국마이콤사의 제품 사양을 참조한 것임

[2] Flake lcer의 사양

(1) 특징

① 육상용 및 선박용에 적용할 수 있으며, 청수 및 해수를 사용하여 제빙할 수 있다. ② 어선에 설비되는 Freon용 냉동기 및 Brine 냉동기등에 이용될 수 있다. ③ 취급이 간단하며 연속적으로 제빙할 수 있다. ④ 급속 제빙이기 때문에 건조한 얼음이다. ⑤ Compact화 되어 있으므로 크기가 적고, 용량이 다양하므로 필요에 따라 자유 선택할 수 있다. ⑥ 구조가 간단하므로 고장이 적다. ⑦ 규격품으로서는 1ton~5ton까지 있으며, 20ton까지 선택 가능하다.

(2) 사양

표4. Flake lcer의 제품 사양

형식	MF-1	MF-2	MF-3	MF-5
제 빙 능 력	일산1톤	일산2톤	일산3톤	일산5톤
적 용 냉 동 기	7.5kw	11kw	15kw	22kw
원 료 수	해 수 담 수
높 이	1,120mm	1,150mm	1,374mm	1,850mm
폭	480 x mm 705	700 x mm 1040	660mm	920mm
길 이	1,050mm	1,160mm	970mm	1,280mm
결 빙 드 럼 지 름	300mm	438.5mm	438.5mm	685mm
결 빙 드 럼 높 이	415mm	500mm	535mm	680mm
감 속 기	0.4kw	0.4kw	0.4kw	0.75kw
원 수 펌 프	100W	100W	100W	200W
냉 매 액 입 구	15A	15A	25A	30A
냉 매 가 스 입 구	25A	25A	25A	30A
원 수 입 구	15A	15A	15A	25A
급 수 탱 크	1	1	1	1

주1. 상기사양은 (주)한국마이콤사의 제품 사양을 참조한 것임

그림2. Flake lcer의 단면도


사진1. Plate lcer

※ 한국냉동공조기술협회발행 1991년 7월호

 

출처 : 냉동&공조인의 쉼터

글쓴이 : refcom 원글보기

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