1. 냉동사이클의 작동원리와 구성을 알아보고 개략적인 장치를 이해한다.
2. 냉매의 각 위치에 따른 온도와 압력의 변화를 이해한다.
냉매
냉매란 넓은 의미에서 냉각 작용을 일으키는 모든 물질을 가리키며 특히 냉동 장치 열펌프 공기조화장치 및 소 온도차 열 에너지 이용기관 등의 사이클 내부를 순환하면서 저온부 (증발부)에서 증발함으로써 주위로부터 열을 흡수하여 고온부(응축기)에서 열을 방출 시키는 작동 유체를 말한다. 일반적으로 증발 또는 응축의 상변화 과정을 통하여 열을 흡수 또는 방출하는 냉매를 1차 냉매(Primary Refrigerant)라고 하고 단상 상태에서 감열 열전달을 통하여 열을 교환하는 냉매를 2차 냉매(Secondary Refrigerant)라 한다. 그러나 기체 사이클에 적용하는 공기, 헬륨, 수소 등은 1차 냉매로 분류하고 주요 2차 냉매로는 브라인 및 부동액 등이 있다. 그리고 2차 냉매는 항상 1차 냉매와 더불어 사용되며 공기 냉동기에서 냉매인 공기는 상변화를 하지는 않지만 1차 냉매이다.
P-H 선도
1. (1 → 2) 단열 압축 과정 : 저온의 과열 증기 상태의 냉매를 단열 압축하여 ‘2’에 이르도록 한다. 단열압축과정이므로 전달열량은 없으며, 가역가정으로 생각한다면 이 되어 등엔트로피선을 따라서 변화한다. 온도와 압력, 엔탈피 증가.
2. (2 → 3) 정압 과정 : 정압 에서 응축기(Condenser)에 의하여 냉각되고 과열증기 상태에서 포화증기상태로 그리고 포화액 상태, 그리고 과냉각액 상태로 변화한다.
3. (3 → 4) 팽창 과정 : 과냉각액을 팽창 밸브에 통과시키면 교축팽창하게 되고, 이때에는 엔탈피의 변화는 없고 온도 및 압력이 강하한다.
4. (4 → 1) 정압 과열 과정 : 정압 에서 증발기(Evaporator)에 의해 열이 공급되면 2상상태의 냉매는 포화증기상태로 변하고 다시 과열증기상태로 변한다.
실험 방법
1. 실험 과정
1) 냉동공조 개략적 시스템 장치인 Danfoss RAAPA Training Centre를 ‘Main power’ → ‘Evaporator Fan’ → ‘Condenser Fan’ → ‘Compressor’ 순으로 스위치를 켠다.
2) 각 장치의 온도를 측정하기 위해서 접촉식 온도장치 Multi Thermometer를 사용한다.
3) 압축기 입구, 압축기 출구, 응축기 출구, 증발기 입구 각각에 온도장치를 사용하고 1분간 스티로폼을 이용해 손으로 눌러서 온도를 측정한다.
4) 압축기 흡입압, 토출압도 같이 측정을 한다.
5) 각 장치를 한번씩 온도측정하고 15분간 대기 후 다시 한번 더 측정한다.
6) 총 4번 순환하여 온도와 압력 측정을 한다.
7) 15분 마다 달라지는 변화를 관찰한다.
8) 실험을 마치면 시스템장치와 온도측정 장치의 전원을 차단한다.
댓글