냉동기 / 수냉식 응축기 설계 20031510 이현우 20031512 이형래 20031519 장성우 1.

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1 냉동기 / 수냉식 응축기 설계 이현우 이형래 장성우 1

2 목 차 설계 과제 및 진행(냉동창고의 냉동기 설계) 설계 과제 및 진행(이중관형 수냉식 응축기 설계) 냉동 부하 계산
목 차 설계 과제 및 진행(냉동창고의 냉동기 설계) 냉동 부하 계산 사이클 해석 실제 압축기/증발기/응축기/팽창장치 설계 정리 설계 과제 및 진행(이중관형 수냉식 응축기 설계) 냉매측 열전달계수 Cavallini-Zecchin 관계식 사용 계산 냉각수 측 열전달계수 길이 L 참고 문헌

3 설계과제 및 진행 (서울 소재 냉동창고 냉동기 설계)
소고기 30톤 설계 기준 온도 벽체는 회색(복사:보정온도차이용) 서울 소재 냉동창고 모습 설계과제 / 기초가정 저장물(Tp) 냉동고(Ti) 외기(설계) 외기(습구) 지면온도 25℃ -15℃ 32℃ 26℃ 20.8℃ East wall South wall West wall Flat Roof 4℃ 3℃ 9℃

4 (단열재의 열전도도와 내외부대류 열전달 고려한 총열전달계수)
냉동부하계산 - 벽체를 통한 부하 내부의 공기유동 미미(fi) 밖은 12km/h 바람 분다고 가정(fo) (단열재의 열전도도와 내외부대류 열전달 고려한 총열전달계수) 설계 변수 및 기초 사양 주 요 계 산 과 정 저장물(Tp) 냉동고(Ti) 외기(설계) 외기(습구) 지면온도 25℃ -15℃ 32℃ 26℃ 20.8℃ East wall South wall West wall Flat Roof 4℃ 3℃ 9℃

5 냉동부하계산 – 투입 공기에 의한 부하 물성치 및 계산과정 습공기 선도 이용하여 외부공기 내부공기 투입 공기에 의한 부하

6 냉동부하계산 – 저장물에 의한 부하 물성치 및 계산 과정 저장물 : 신선한 쇠고기
박스의 질량 : 0.6kg, 박스의 비열 : 1.32kJ/kg℃, 한 박스의 질량 : 15kg 물성치 및 계산 과정

7 냉동부하계산 – 내부/기타 부하 내부/기타 부하 계산과정 내부 부하 기타 부하 전등 : 20W, 40개
모터와 이송장치 : 30kW, 1대(모터와 이송장치 모두 안에 설치) 작업인원 : 10명 기타 부하 증발기는 밖에 위치하므로 제상작업에 필요한 열은 없다. 송풍기 모터에서 방출하는 열은 전체부하에 비해 매우 작아 무시 가능하다. 내부/기타 부하 계산과정

8 냉동부하계산 – 총 냉동 / 실제 부하 총 냉동 부하 및 실제 부하 계산과정 총 냉동 부하 실제부하
안전율 10% 고려해준 실제 냉동부하 = 냉동톤=Qe 총 냉동 부하 및 실제 부하 계산과정

9 사이클 해석(1) 증발온도와 응축온도, 압력 결정 사이클 해석을 통한 기본사양 설정 TD=5℃ ∴Te=-20℃, Tc=42℃
5℃ 과냉과 과열을 한다. Pe=245.29kPa, Pc=1615.9kPa 사이클 해석을 통한 기본사양 설정 냉매질량유량 증발기 용량 응축기용량 소요동력

10 사이클 해석(2) 냉매 : R22 사용 1점 상태 P1=245.29kPa, T1=-15℃, h1=405kJ/kg 2점 상태
간략히 나타낸 냉동기 P-h선도 1615.9kPa 42 ℃ P c 팽창밸브 -20 ℃ P e 245.29kPa q e h 사이클 해석 냉매 : R22 사용 1점 상태 P1=245.29kPa, T1=-15℃, h1=405kJ/kg 2점 상태 (p-h선도로 부터) h2s=450kJ/kg

11 사이클 해석(2) 3=4점 상태 팽창밸브 간략히 나타낸 냉동기 P-h선도 사이클 해석 (p-h선도로 부터) 42 ℃ P c1
1615.9kPa 42 ℃ P c1 팽창밸브 245.29kPa -20 ℃ P e2 q e 사이클 해석 3=4점 상태 (p-h선도로 부터)

12 사이클 해석(3) 사이클 해석을 통한 기본 사양 결정

13 실제 제품 선정(증발기) 종류 : 공랭식 증발기 제조사 : 동화정밀 제품명 : DUTA-250E
냉각능력 : 16403kcal/h=19.14kW 설계요구성능 : kW 필요대수 : 15대 링크 :

14 실제 제품 선정(압축기) 종류 : 2단 스크류 냉매압축기 제조사 : 경원세기 제품명 : GC-S5000S21
성능 : 52,600Kcal/hr=61.36 kW 설계요구성능 : kW 필요대수 : 2대 링크 :

15 실제 제품 선정(응축기) 종류 : 수냉식 쉘-튜브 제조사 : 동화정밀 제품명 : DHCD-300
성능 : kcal/h = kW 설계 요구 응축열량 : 395kW 사용대수 : 4대 링크 :

16 실제 제품 선정(응축기) 종류 : 온도식 자동팽창밸브 제조사 : ALCO 제품명 : TJRE 18HW100
성능 : 10냉동톤=35kW 설계 요구 성능 : kW 사용대수 : 8대 링크 :

17 정리 ※총 1억 480만원 필요 설치비 / 냉동창고의 건축비용 제외 증발기 압축기 응축기 팽창장치 방식 설계요구성능
공랭식 2단 스크류 냉매압축기 수냉식 쉘-튜브 온도식 자동팽창밸브 설계요구성능 kW 119.49kW 395kW 기기 성능 19.14kW 81.38kW 101.01kW 35kW 사용 대수 15대 2대 4대 8대 실제장치성능 287.1kW 122.72kW 404.04kW 280kW 금 액 약 4,700만원 약 5,060만원 약 600 만원 약 120만원 ※총 1억 480만원 필요 설치비 / 냉동창고의 건축비용 제외

18 목 차 설계 과제 및 진행(냉동창고의 냉동기 설계) 설계 과제 및 진행(이중관형 수냉식 응축기 설계) 냉동 부하 계산
목 차 설계 과제 및 진행(냉동창고의 냉동기 설계) 냉동 부하 계산 사이클 해석 실제 압축기/증발기/응축기/팽창장치 설계 정리 설계 과제 및 진행(이중관형 수냉식 응축기 설계) 냉매측 열전달계수 Cavallini-Zecchin 관계식 사용 계산 냉각수 측 열전달계수 길이 L 참고 문헌

19 설계과제 및 진행 (이중관형 수냉식 응축기 설계)
응축기 용량 5kW 이중관형 수냉식 응축기 설계 내관 1 in (ri 25.27mm t=1.651mm) 외관 2.5 in (ri 61.85mm t=2.108mm), 단열,열손실x 냉매 R134a 40℃ 포화증기 → 40℃ 포화액 응축 내,외부 대류저항, 전도저항 고려 냉각수 입구온도(30℃로 가정) 설 계 과 제 이중관형 수냉식 응축기 R134a Counter Flow (대향류)

20 냉매 측 열전달 계수 냉매 R134a 40℃ 기준 주 요 계 산 과 정

21 Cavallini-Zecchin 관계식 사용
건도 x는 평균치 0.5로 가정 주 요 계 산 과 정 카발르니 제키노

22 냉각수 측 열전달계수 수냉식 냉각수 온도차 5~7℃ 로 가정 물의 평균 온도 33℃ 일 때 기본 가정 및 상수
주 요 계 산 과 정

23 길이 L 동관에서의 주 요 계 산 과 정 따라서 길이 L=18.56m 이다.

24 참고자료(Reference) 냉동공학 – 원성필저, 보성각
(쉽게 배우는) 유체역학, Donald F. Young외2명, 고형종 [외]역, 인터비젼 기본 열전달 - YUNUS A. CENGEL,김 유 외 5명 공역,McGraw-Hill Korea 내연 기관 공학 - Willard W.Pulkrab,김덕줄 외 4명 옮김,교보문고 Heat Exchangers - Holger Martin 저,HEMISPHERE PUBLISHING CORPORATION HEAT EXCHANGER DESIGN - Ramesh k. shah and Dusan P.Sekulic 저,JOHN WILEY & SONS, INT 물성치 참조 부록1. P402 TABLE A-9.Properties of saturated water 부록1. P403 TABLE A-10.Properties of saturated refrigerant-134a