제3장 냉동기의 운전점검과 성능검사 1. 냉동기의 점검과 성능검사 1) 냉동기의 점검 가. 냉동교육장치의 점검 1. 냉동기의 점검과 성능검사 1) 냉동기의 점검 가. 냉동교육장치의 점검 -. 점검 공구 : 스패너, 후크 메타기, 전압 전류 저항 측정기 사용 -. 압축기 상태점검(전압, 전류, 저항 값 측정) -. 응축기 상태점검(휀 모타 전류, 저항, 전압. 응축량 조절장치 확인) -. 증발기 상태점검(휀 모타 전류, 저항, 전압. 증발량 조절장치 확인) -. 수액기의 상태점검(서비스 밸브 확인) -. 스톱밸브의 확인(개, 폐) -. 필터 드라이어 확인 -. 전자밸브의 작동 확인(SV1, SV2) -. 팽창밸브 점검{오리피스 번호(용량), 냉매에 맞는 것 사용} -. 기타 전체적으로 안전점검(전기장치 연결상태 등) 나. 냉동 자동제어 장치의 점검 -. 점검 공구 : 후크 메타기, 전압 전류 저항 측정기 사용 -. 공조냉동 자동제어 각종 기기의 이상 유,무 점검(단락, 누전, 합선, 안전장치 작동 등) -. 공조냉동장치와 터미널 베이스와의 연결상태의 점검 다. 냉매량 측정 : 고압, 저압측정, 중량측정, 증발기 적상량 측정 라. 운전조건 -. 운전시간 : 30분 동안 연속운전후 상태점(온도, 압력점)을 측정 기록한다. -. 증발온도(증발압력) : 설정 온도를 증발기 휀 모터 속도를 조절하여 설정한다. -. 응축온도(응축압력) : 설정 온도를 응축기 휀 모터 속도를 조절하여 설정한다. -. 운전회로 : 증발온도제어 자동운전 회로로 자동으로 운전되게 한다. -. 실내환경(실내온도) : 실내온도 18도시를 원칙으로 하고 증발기 공기 흡입구측과 토 출구측의 온도차를 측정하고 풍량을 계산하여 공기냉각 부하를 계산한다.
2) 표준냉동 시스템의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 2) 표준냉동 시스템의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 압력변화 T1 T2 T3 T4 T5 T6 비 고 응축압력 증발압력 i1(T5) : 팽창밸브출구 냉매 포화액 엔탈피 (팽창밸브출구온도) i2(T4,T5) : 팽창과정 냉매엔탈피 또는 증발기 입구 냉매 엔탈피 i3(T3) : 응축기출구 냉매 엔탈피 i4(T6) : 증발기 출구 냉매 엔탈피 i5(T1) : 압축기입구 냉매 엔탈피 i6(T2) : 압축기출구냉매엔탈피 P1. : 증발압력 (고압) P2. : 응축압력 (고압) * 수동팽창밸브 제어에 따라 증발압력과 응축압력을 조정할수 있다. * 수동팽창밸브 제어에 따라 i1~i6, T1~T6 점의 값이 변화 한다.
나. 운전회로도 다. 온도,압력,엔탈피 측정 및 기록 압력변화 i1 i2 i3 i4 i5 i6 비 고 응축압력 증발압력
라. 몰리엘선도 작도 ① LH(증발잠열) = 증발기 출구가스 냉매의 엔탈피(i6) - 증발온도선상 포화액점 엔탈피(i1) = ( )kcal - ( )kcal = ( )kcal ② q(냉동효과) = 증발기 출구가스 냉매의 엔탈피(i6) - 팽창밸브 직전 냉매액의 엔탈피(i2) = ( )kcal - ( )kcal = ( )kcal ③ Aw(압축일의 열당량) = 압축기 출구 냉매의 엔탈피(i10) - 압축기 입구 냉매 엔탈피( i9 ) ④ qc(응축기의 방출열량) = 응축기 입구 냉매의 엔탈피(i11) - 응축기 출구 엔탈피(i4) ⑤ F(후래시 가스량) = 증발기 입구 냉매의 엔탈피(i2) - 증발온도선상 포화액점 엔탈피(i1) ⑥ Pr(압축기의 압축비) = 압축기 토출 절대압력(P2) / 압축기 흡입 절대압력(P1) = ( ) / ( ) = ( ) ⑦ x(건조도) = 후래시 가스량(F) / 증발잠열(LH) = ( )kcal/kg / ( )kcal/kg ⑧Cop(성적계수) = 냉동효과(q) / 압축일의 열당량(Aw) = ( )kcal/kg / ( )kcal/kg ⑨ G { 1RT ( 3320 kcal/h )당 냉매 순환량 } = 3320 / q = 3320 kcal/h / ( )kcal/kg = ( ) kg/h = ( )
⑩ H.P { 1RT ( 3320 kcal/h )당 소요마력 } = G * Aw = ( )kg/h * ( )kcal/kg ⑪ Qc { 1RT ( 3320 kcal/h )당 응축기 방출열량 } = G * qc = ( ) kcal/h ⑬ v { 1RT ( 3320 kcal/h )당 냉매증기의 체적} = G * va = ( )kg/h * ( )m3/kg = ( )m3/h ⑬ R.T (시간당 냉동능력) = g×G/h ÷ 3320 = ( ) kcal/kg × G kg/h ÷ 3320kcal/h = ( ) R.T 운전조건 LH q Aw qc F CH CL Pr x Cop G (1R.T) H.P Qc V R.T 비고 응축 온도 증발 LH : 증발잠열 q : 냉동효과 AW : 압축일의 열당량 qc : 응축기의 방출열량 F : 후래시 가스량 CH : 열교환기에서의 과열량(과열도) CL : 열교환기에서의 과냉량(과냉도) Pr : 압축기의 압축비 X : 건조도 cop : 성적계수 G : 1RT당 냉매 순환량 H․P : 1RT당 소요마력 QC : 1RT당 응축기 방출열량 v : 1RT당 냉증기의 체적 R.T : 교육장비의 시간당 냉동능력
3) 히트펌프 냉,난방시스템의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 압력변화 T1 T2 T3 T4 T5 T6 비 고 3) 히트펌프 냉,난방시스템의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 압력변화 T1 T2 T3 T4 T5 T6 비 고 응축압력 증발압력
나. 운전회로도 다. 온도,압력,엔탈피 측정 및 기록 i1(T5) : 팽창밸브출구 냉매 포화액 엔탈피 (팽창밸브출구온도) i2(T4,T5) : 팽창과정 냉매엔탈피 또는 증발기 입구 냉매 엔탈피 i3(T3) : 응축기출구 냉매 엔탈피 i4(T6) : 증발기 출구 냉매 엔탈피 i5(T1) : 압축기입구 냉매 엔탈피 i6(T2) : 압축기출구냉매엔탈피 P1. : 증발압력 (고압) P2. : 응축압력 (고압) * 수동팽창밸브 제어에 따라 증발압력과 응축압력을 조정할수 있다. * 수동팽창밸브 제어에 따라 i1~i6, T1~T6 점의 값이 변화 한다. 나. 운전회로도 다. 온도,압력,엔탈피 측정 및 기록 구분 냉방운전 난방운전 증발잠열 (LH) 냉동효과 (g) 압축일량 (Aw) 응축계수 (Qc) 과열 (HQ) 과냉 (LQ) Cop (냉방) WP (난방)
4) 펌프다운 냉동 시스템(액가스형, 열교환기 설치)의 성능검사 4) 펌프다운 냉동 시스템(액가스형, 열교환기 설치)의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 압력변화 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 비 고 응축 압력 증발 i1(T5) : 팽창밸브출구 냉매 포화액 엔탈피 (팽창밸브출구온도) i2(T4,T5) : 팽창과정 냉매엔탈피 또는 증발기 입구 냉매 엔탈피 i3(T3) : 응축기출구 냉매 엔탈피 i4(T6) : 증발기 출구 냉매 엔탈피 i5(T1) : 압축기입구 냉매 엔탈피 i6(T2) : 압축기출구냉매엔탈피 P1. : 증발압력 (고압) P2. : 응축압력 (고압) * 수동팽창밸브 제어에 따라 증발압력과 응축압력을 조정할수 있다. * 수동팽창밸브 제어에 따라 i1~i6, T1~T6 점의 값이 변화 한다.
나. 운전회로도 다. 온도,압력,엔탈피 측정 및 기록 P-i 선도상 엔탈피 값 압력변화 i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 i10 i11 비 고 응축 온도 증발 i1(T5) : 팽창밸브출구 냉매 포화액 엔탈피 (팽창밸브출구온도) i2(T4,T5) : 팽창과정 냉매엔탈피 또는 증발기 입구 냉매 엔탈피 i3(T3) : 응축기출구 냉매 엔탈피 i4(T6) : 증발기 출구 냉매 엔탈피 i5(T1) : 압축기입구 냉매 엔탈피 i6(T2) : 압축기출구냉매엔탈피 P1. : 증발압력 (고압) P2. : 응축압력 (고압) * 수동팽창밸브 제어에 따라 증발압력과 응축압력을 조정할수 있다. * 수동팽창밸브 제어에 따라 i1~i6, T1~T6 점의 값이 변화 한다.
① LH(증발잠열) = 증발기 출구가스 냉매의 엔탈피(i6) - 증발온도선상 포화액점 엔탈피(i1) P-i 선도상 압력 값 온도변화 P1 P2 P3 P4 P5 P6 비 고 응축온도 증발온도 ① LH(증발잠열) = 증발기 출구가스 냉매의 엔탈피(i6) - 증발온도선상 포화액점 엔탈피(i1) = ( )kcal - ( )kcal = ( )kcal ② q(냉동효과) = 증발기 출구가스 냉매의 엔탈피(i6) - 팽창밸브 직전 냉매액의 엔탈피(i2) = ( )kcal - ( )kcal = ( )kcal ③ Aw(압축일의 열당량) = 압축기 출구 냉매의 엔탈피(i10) - 압축기 입구 냉매엔탈피(i9) ④ qc(응축기의 방출열량) = 응축기 입구 냉매의 엔탈피(i11) - 응축기 출구 엔탈피(i4) ⑤ F(후래시 가스량) = 증발기 입구 냉매의 엔탈피( i2 ) - 증발온도선상 포화액점 엔탈피(i1) ⑥ CH(열교환기의 과열량) = 열교환기 출구(저압,기체관) 에탈피(i8) - 열교환기 입구(저압, 기체관) 엔탈피(i7)
⑥ CH(열교환기의 과열량) = 열교환기 출구(저압,기체관) 에탈피(i8) - 열교환기 입구(저압, 기체관) 엔탈피(i7) = ( )kcal - ( )kcal = ( )kcal ⑦ CL(열교환기의 과냉량) = 열교환기 입구(고압,액관) 에탈피( i5 ) - 열교환기 입구(고압,액관)엔탈피(i6 ) = ( )kcal - ( )kcal = ( )kcal ⑧ Pr(압축기의 압축비) = 압축기 토출 절대압력(P2) / 압축기 흡입 절대압력(P1) = ( ) / ( ) = ( ) ⑨ x(건조도) = 후래시 가스량(F) / 증발잠열(LH) = ( )kcal/kg / ( )kcal/kg = ( ) ⑩ Cop(성적계수) = 냉동효과(q) / 압축일의 열당량(Aw) = ( )kcal/kg / ( )kcal/kg = ( ) ⑪ G { 1RT ( 3320 kcal/h )당 냉매 순환량 } = 3320 / q = 3320 kcal/h / ( )kcal/kg = ( ) kg/h ⑫ H.P { 1RT ( 3320 kcal/h )당 소요마력 } = G * Aw = ( )kg/h * ( )kcal/kg = ( ) kcal/h ⑬ Qc { 1RT ( 3320 kcal/h )당 응축기 방출열량 } = G * qc ⑭ v { 1RT ( 3320 kcal/h )당 냉매증기의 체적} = G * va = ( )kg/h * ( )m3/kg = ( )m3/h ⑮ R.T (시간당 냉동능력) = g×G/h ÷ 3320 = ( ) kcal/kg × G kg/h ÷ 3320kcal/h = ( ) R.T
G : 증발기 입구 흡입 시간당 공기량(kg/h) -. R.T = Q2/h ÷ g Q2/h : G/h × cp × ▵t G : 증발기 입구 흡입 시간당 공기량(kg/h) cp : 공기의 정압비열 kcal/kg °C ▵t : 증발기 입구 흡입 공기 온도와 토출공기온도차 ( °C) g : 냉동효과 (kcal/kg) = ( ) R.T 운전조건 LH q Aw qc F CH CL Pr x Cop G (1R.T) H.P Qc V R.T 비고 응축 온도 증발 LH : 증발잠열 q : 냉동효과 AW : 압축일의 열당량 qc : 응축기의 방출열량 F : 후래시 가스량 CH : 열교환기에서의 과열량(과열도) CL : 열교환기에서의 과냉량(과냉도) Pr : 압축기의 압축비 X : 건조도 cop : 성적계수 G : 1RT당 냉매 순환량 H․P : 1RT당 소요마력 QC : 1RT당 응축기 방출열량 v : 1RT당 냉증기의 체적 R.T : 교육장비의 시간당 냉동능력
5) EPR제어(증발압력 병렬제어) 냉동시스템의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 T1 : 압축기 흡입온도 T2 : 응축기 입구 온도 T3 : 응축기 출구온도 T4 : No.1 팽창밸브 출구 온도(고온증발기 입구온도) T5 : No.1 증발기 출구온도 T6 : EPR 출구온도 T7 : No.2 팽창밸브출구온도(저온증발기 입구온도) T8 : 저온증발기 출구온도
나. 온도,압력,엔탈피 측정 및 기록 과 몰리엘선도 작도 운전조건 i0 i1 i2 i3 i4 i5 비고 응축 압력 증발 LH : 증발잠열 q : 냉동효과 AW : 압축일의 열당량 Qc : 1RT당 응축기 방출열량 F : 후래시 가스량 Pr : 압축기의 압축비 X : 건조도 cop : 성적계수
다. 열량계산식 라. 열량계산식 LH : 증발잠열 q : 냉동효과 AW : 압축일의 열당량 Qc : 1RT당 응축기 방출열량 운전조건 LH Qe Aw Qc F CH CL Pr x Cop 비고 응축 압력 증발 LH : 증발잠열 q : 냉동효과 AW : 압축일의 열당량 Qc : 1RT당 응축기 방출열량 F : 후래시 가스량 Pr : 압축기의 압축비 X : 건조도 cop : 성적계수 라. 열량계산식 1. 냉동효과(각각 냉매 당) 저온 증발기 : 고온 증발기 : 2. 압축일량(냉매 당) 3. 방출열량(냉매 당) 4. 압축비
5. 냉매분배율 증발기가 하나일 때에는 냉동시스템의 각 구성요소를 통과하는 냉매순환량은 일정하지만, 증발기가 2개인 경우에는 냉매가 양쪽으로 나누어지기 때문에 냉매분배율을 계산하여야 한다. 냉매분배율을 계산하는 방법으로는 저온 증발기와 고온 증발기에서 나온 냉매증기의 단열혼합과정을 이용한다. 저온 증발기 출구의 냉매증기(A)와 고온 증발기 출구의 냉매증기(B)가 합쳐져서 압축기 입구의 상태(C)로 되는 것으로 간주하여, 에너지보존을 고려하면 A와 B의 가중평균점(내분점)을 C로 놓아 A와 B의 분배율을 계산할 수 있다. 저온 증발기의 압력(P3)인 2.2 kgf/㎠(포화온도: -23℃)에서 A(-22.2℃), B(-6.1℃), C(-18.4)의 상태는 모두 과열증기의 상태이므로 압력과 온도로부터 엔탈피를 구해야 하지만, P-h선도의 정확도가 떨어지기 때문에 냉매증기를 이상기체로 간주하여 이들 온도로부터 냉매분배율을 구했다. 순환냉매 1kg당의 냉동효과는 저온 증발기와 고온 증발기에서의 냉동효과에 각각 냉매분배율을 곱해서 더한 값이 된다. 5-1. 냉동효과 (냉매분배율을 고려한 냉매 1kg 당 ) 6 성능계수
6) 2원냉동 시스템의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 T1 : No.2 압축기 입구온도(증발기 출구온도) 6) 2원냉동 시스템의 성능검사 가. 냉동시스템 도면과 몰리엘 선도 T1 : No.2 압축기 입구온도(증발기 출구온도) T2 : No.2 압축기 출구온도(가스케이트 응축기 출구온도) T3 : No.2 팽창밸브 입구온도 (가스케이트 응축기 입구온도) T4 : 증발기입구온도(No.2 팽창밸브 출구온도) T5 : No.1압축기 입구온도 T6 : No.1압축기 출구온도(응축기입구온도) T7 : 응축기 출구온도(No.1팽창밸브 입구온도) T8 : 가스케이트 응축기 입구온도(No.1 팽창밸브 출구온도)
나. 운전회로도
다. 온도,압력,엔탈피 측정 및 기록 과 몰리엘선도 작도 T1 : No.2 압축기 입구온도(증발기 출구온도) T2 : No.2 압축기 출구온도(가스케이트 응축기 출구온도) T3 : No.2 팽창밸브 입구온도 (가스케이트 응축기 입구온도) T4 : 증발기입구온도(No.2 팽창밸브 출구온도) T5 : No.1압축기 입구온도 T6 : No.1압축기 출구온도(응축기입구온도) T7 : 응축기 출구온도(No.1팽창밸브 입구온도) T8 : 가스케이트 응축기 입구온도(No.1 팽창밸브 출구온도) 라. 열량계산 및 성능검사 Operation Sation 고온측 냉동효과 저온측 냉동효과 고온측 응축계수 저온측 응축계수 고온측 압축일량 저온측 압축일량 고온측 성적계수 저온측 성적계수 이원냉동기 성적계수(저온증발기기준) i5-i7 i1-i3 i6-i7 I2-i3 I6-i5 I2-i1 qu1÷AW1, (i5-i7),(i6-i5) qu2÷AW2, (i1-i3),(i2-i1) qu2÷(AW1+AW2),(i1-i3)÷(i6-i5)+(i2-i1)
마. 성능계산관련공식 고온용 냉동기의 냉매 순환량을 GH, 저온용 냉동기의 냉매 순환량을 GL라 할 때 고온 냉동기의 흡열량=저온 냉동기의 발열량과 같고, ie=ih이므로 ① 냉동열량(저온 냉동기의 흡열량) ② 고온 냉동기의 흡열량(저온 냉동기의 발열량) ③ 저온 냉동기의 피스톤 배압량 여기에서 은 피스톤 체적 효율 ④ 저압 압축기 소요동력 여기에서 은 압축기 총괄 효율이다 ⑤ 고온 냉동기의 피스톤 토출용량 ⑥ 고압 압축기 소요동력 ⑦ 성능계수 ㉮ 고온냉동기의 성능계수 ㉯ 저온 냉동기의 성능계수 ㉰ 총 성능계수 여기에서 와 같으므로 다음과 같이 변화 할 수 있다.
A. p-h 선도
B. 물성표