Economizer로 이동한 냉매액은 Economizer의 전단의 첫 번째 Orifice에 의해 응축 기내압력과 증발기내 압력의 중간압력의 감압 팽창한다. 이때 Economizer안의 냉매는 포화증기상태로 기체와 액체가 혼재하게 되며 여기서 기체상태의 냉매는 상부의 Eliminator에 의해 순수 냉매증기로 분리되어 압축기로 보내져, 제1단 임펠러에 의해 압축된 냉매증기와 혼합되면서 제 2단 임펠러(Impeller)의 흡입측으로 흡입된다. 감압과정 Economizer에서 압축기로 보내진 냉매증기 외에 남겨진 냉매액은 하부에 고이게되어 두 번째 Orifice를 거쳐 증발기로 들어간다. 이 과정에서 냉매액은 Orifice에 의해 증발기내 압력까지 감압되고, 증발기내 온도까지 강하한다.
냉매는 냉동기내에서 증발, 압축, 응축, 감압의 다섯과정을 순차적으로 반복하여 증발 과정에서 냉수를 냉각한다. 냉동 용량은 터보 압축기에 내장된 Vane Damper에 의하여 연속적으로 조절할 수 있다. 상기 냉동 Cycle에 필요한 주요 기기는 압축기, 주전동기, 증발기, 응축기, Economizer, 이며 냉동 Cycle과 구조는 [그림 ]와 같다.
1.4.3 터보냉동기의 주요 기기
1)주전동기
주전동기는 냉매액 냉각 방식의 2중 농형 유도전동기로 냉각용 냉매액은 응축기에서 유입되어 회전자 및 고정자를 냉각시킨 후 증발기로 돌아가는 구조로 되어 있다. 순환 냉매량은 미리 정하여져 있으므로 조정할 필요가 없다.
2)터보압축기
압축기의 용량에 따라 밀폐식과 개방식이 있으며, 밀폐식에서는 전동기가 냉매 가스 중에서 회전하게 되므로 축봉장치가 불필요하다. 그러나 개방식 압축기에서는 축이 케이싱을 관통하므로 가스의 누출과 공기 혼입을 방지하기 위한 장치가 필요하다. 터보압축의 성능은 증발온도와 회전수가 일정하면 가스 압축기와 같다. 터보 압축기 내의 압축은 가스의 비중량 및 압력과 온도에 따라 변하는데 이것을 무시하면 원심 펌프에서의 물의 가압과 동일 작용이 된다.
3) 증발기 및 응축기
일반적 정의로서의 증발기는 냉동장치의 목적인 물질의 냉각작용을 위하여 냉매가 증발하여 열을 흡수하는 부분으로 냉각기(Chiller)라고도 한다. 터보냉동기에서는 가스 유량이 크므로 증발기는 응축기 밑에 위치하게 된다. 냉수용이나 증발온도 -30℃의 저온용 증발기는 만액식이 사용된다. 냉매는 팽창밸브로부터 직접 유입되거나 액분리기(accumulator)로부터 증발기로 유입되며 증발기로 유입되는 냉매액은 건도가 낮은 습증기이거나 포화액상태 이다. 증발기의 형식은 Shell and Tube type 이며 전열관으로는 전열 효율이 좋은 Fin Tube를 사용하고 있다.
응축기의 역할은 압축기에서 고온, 고압으로 압축한 냉매증기를 냉각하여 액화시킨다. 즉 응축기는 증발기에서 저열원으로부터 흡수한 열을 고열원으로 방출하기 위해 냉각시키고, 또 냉매는 연속적으로 사용하기 위하여 액화시키는 일종의 열교환기이다. 그리고 냉각과 응축을 위해서는 보다 낮은 온도의 물을 필요로 한다. 응축기의 용량은 방출하는 열량에 의해 결정된다. 응축기 형식은 Shell and Tube 식으로 압축기에서 온도가 상승된 냉매증기가 직접 전열관에 부딪히지 않도록 하고, 길이 방향으로 균일하게 분포한다.
4) Economizer
Economizer의 첫 Orifice는 응축기에서 흘러 들어오는 냉매액을 응축기내와 증발기내의 중간압력으로까지 감압 팽창시킨다. Economizer내의 냉매는 포화증기 상태(증기와 액이 혼합된 상태)로, 수증기 상태의 냉매는 상부에 부착된 Eliminator에 의해 순수 냉매증기로만 분리된다. 이렇게 분리된 냉매증기는 제1단 Impeller에 의해 압축된 냉매가스와 혼합되어 제2단 Impeller 흡입측으로 흡입된다.
1.5 예 제 풀 이
예 제1
실린더 지름 10cm, 피스톤 행정 7.5cm, 회전수 450rpm인 단기통 냉동기의 압축효율 0.85, 기계효율 0.9, 체적효율 0.85일 때 냉매순환량 1kg/s 에 대해 필요한 압축기의 동력을 구하라. 다만 이다.
이론 피스톤 배제량
여기서 D : 실린더 직경(m)
L : 피스통 행정(m)
Z : 실린더 수
n : 회전수 (rpm)
(kw)
여기서 m : 냉매의 질량유량(순환량)(kg/s)
: 흡입가스의 비체적()
냉매 1kg당 0.736kw가 됨.
예 제2
냉동부하 3kw, 압축기 동력 0.75kw의 냉동기에서 응축기의 평균온도차를 5℃, 응축기 전열면의 열관류계수 , 오염계수는 0.0001일때 전열면적은 얼마나 되는가?
오염된 경우의 열관류 계수
(kW)
예 제3
고온 열원(온도 200℃)에서 1.5kW의 열을 얻고 저온 열원(온도0℃)에 방열하는 카르노 사이클에 의해서 구동되는 카르노냉동기가 -20℃에서 흡열하여 0℃로 방출할 때 카르로 기관의 출력, 성적계수 냉동능력을 구하여라.
카르노 기관의 출력
성적 계수
냉동효과
예 제4
1단 이코노마이저를 갖는 냉동 사이클에서 냉매순환량의 5%를 이코노마이저를 지나 압축기로 되올아가게 하면, 이코노마이저가 없는 경우에 비해서 얼마큼 동력을 경감시킬 수 있겠는가? 다만 [그림20]에서 이며 압축선은 직선이고 중간압력 은 고압과 저압의 산술평균치이다.
예 제 5
압력비 2인 터보 압축기에서 20℃의 공기(분자량 28.96, 비열비 1.4)와 동일한 온도의 압모이나(분자량 17.03, 비열비 1.313)를 압축할 때 의 헤드 차를 구하라.
1)공기의 경우
2)의 경우
참고 문헌
1. 냉동 및 공기조화 윤정인,김재돌 문운당
2. 냉동의 원리와 방법 21P~25P
3. 냉동 사이클 37P~38P
4. 냉동의 주용 구성기기 89P~88P
2. 냉동 및 공기조화(제2판) 김무근,신지영,하옥남 진영사
1.1 냉동의 역사 1P
5. 냉매 압축기 123P~144P
6. 응축기 147P~159P
7. 팽창기 161P~179P
8. 증발기 181P~190P
11. 흡수식 냉동 시스템 229P
3. http://blog.naver.com/dohyuni1018?Redirect=Log&logNo
=80050758963
4. 에너지 관리 공단