증기선도 증기선도 증기선도의 종류 냉동기 내의 냉매의 변화상황을 상세하게 알기 위하여 냉매의 상태를 도시한 선도

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1 증기선도 증기선도 증기선도의 종류 냉동기 내의 냉매의 변화상황을 상세하게 알기 위하여 냉매의 상태를 도시한 선도
선도상에서 냉동기의 능력, 소요동력 등을 계산 가능 증기선도의 종류 압력-엔탈피 선도 (P-h diagram) : 모리엘선도(Mollier diagram) 응축 및 증발 열량, 압축일의 열당량이 엔탈피의 차로 표시 압력과 온도의 변화에 따른 엔탈피 차를 구하는데 편리 → 가장 많이 사용 온도-엔트로피 선도 (T-s diagram) 변화 중에 수수한 열량이 면적으로 표시 → T dS = delta Q 압력이나 엔탈피의 값을 읽는 것이 불편 → 별로 사용치 않음 한국산업기술대학교 기계공학과

2 증기선도 한국산업기술대학교 기계공학과

3 증기선도 한국산업기술대학교 기계공학과

4 증기선도 R134a Ph선도 한국산업기술대학교 기계공학과

5 증기선도 R134a TS선도 한국산업기술대학교 기계공학과

6 증기선도 R717 Ph선도 한국산업기술대학교 기계공학과

7 증기표 R717 증기표 한국산업기술대학교 기계공학과

8 냉동용어 냉동능력과 냉매량의 관계 증기의 비체적과 밀도
냉매증기의 온도가 높으면 비체적이 감소, 밀도 증가 → 단위부피의 흡입량에 대해 질량유량이 증가 질량유량 (mass flow, kg/s) 냉매의 시간당 질량유량은 냉동기의 냉동능력과 동력소요양의 결정 인자 압축기 흡입압력 강하 → 평행온도 저하, 극간체적효율 저하 및 비체적 증대로 질량유량 감소 → 냉동기 성능 저하 냉동효과 (refrigerating effect) 단위 질량(중량)의 냉매가 증발기에서 흡입하는 열량 ※ 체적냉동효과 : 압축기 입구에서의 단위체적의 냉매가 증발기로 부터 흡입하는 열량 한국산업기술대학교 기계공학과

9 냉동용어 냉동능력 (refrigerating capacity) 동결능력, 제빙능력, 냉장능력
냉동기가 단위시간당 증발기에서 흡입하는 열량, 냉매 전체에 대한 냉동효과 ※ 냉동톤 : 0℃ 물 1톤(2000lb)을 하루동안 0℃ 얼음으로 만드는데 필요한 열량 RT (냉동톤) : 1RT = 1000kg x 79.68kcal/kg / 24hr = 3320kcal/h USRT(미국 냉동톤) : 1USRT = 2000 lb x 144 Btu/lb / 24hr = 12000Btu/h = 3024kcal/h 1RT = USRT, 1USRT = RT 동결능력, 제빙능력, 냉장능력 동결능력(freezing capacity) : 동결장치 또는 동결용 냉매 압축기가 하루에 제조할 수 있는 동결품의 생산톤수 [T/D] → 1.5 ∼ 2.0 RT 상당 한국산업기술대학교 기계공학과

10 냉동용어 제빙능력(ice making capacity) : 제빙장치 또는 제빙용 냉매 압축기가
하루에 제조할 수 있는 얼음의 생산톤수 [T/D] → 1.6 ∼1.8 RT 상당 냉장능력(cold storage capacity) : 냉장고가 갖는 냉장화물의 수용능력 [톤 or m3] 톤과 m3의 관계 : 냉장물의 종류, 모양 및 수용상태에 따라 차이 공칭능력 : 냉장고 내용적 1 m3 당 0.4톤의 냉장능력을 톤으로 표시할 경우 한국산업기술대학교 기계공학과

11 COP(성능계수) = Q2/( Q1-Q2) = T2/( T1-T2)
냉동 사이클 T-s 선도상에서 표시한 역카르노사이클 COP(성능계수) = Q2/( Q1-Q2) = T2/( T1-T2) 한국산업기술대학교 기계공학과

12 냉동 사이클 한국산업기술대학교 기계공학과

13 냉동 사이클 냉매의 상태변화와 p-h선도 한국산업기술대학교 기계공학과

14 냉동사이클 표준냉동사이클 COPR= qe /wc COPH= qc /wc = 1+ COPR
냉동효과 : qe = ha – hc dq = dh – vdp = dh 압축기 소요일 : wc = hb – ha dh = dq + vdp = vdp 응축기 방열량 : qc = hb – hc 한국산업기술대학교 기계공학과

15 냉동사이클 표준냉동사이클의 온도조건 한국산업기술대학교 기계공학과

16 냉동사이클 이론냉동사이클과 실제냉동사이클의 비교 한국산업기술대학교 기계공학과

17 냉동사이클 이론냉동사이클과 실제냉동사이클의 비교 o 1 → 2 과정 : 교축팽창, 등엔탈피과정 → 엔탈피 약간 증가
대기로부터 흡열하여 과열증기,  관로저항으로 압력강하 o 4 → 5 과정 : 압축기 흡입밸브 통과과정, 실린더 벽의 고온 흡열 과열, 압력강하 o 5 → 6 과정 : 등엔트로피 → 폴리트로픽 압축, 초기 흡열로 온도, 엔탈피 및 엔트로피 증가 o 6 → 7 과정 : 압축기 배출밸브 통과과정, 압력 약간 감소 o 7 → 8 과정 : 응축기 정압 방열과정 → 관 저항으로 압력 약간 감소 o 8 → 1 과정 : 응축기의 포화액 과냉과정 → 관 저항으로 압력 약간 감소 한국산업기술대학교 기계공학과

18 냉동사이클 증발온도의 영향 증발온도가 낮을수록 냉동효과 감소 압축일 증가 - 유입냉매 비체적 증가 성적계수 감소
증발온도가 낮을수록 냉동효과 감소 압축일 증가 - 유입냉매 비체적 증가 성적계수 감소 압축후 온도 상승 체적효율 감소 압축효율 감소 한국산업기술대학교 기계공학과

19 냉동사이클 응축온도의 영향 응축온도가 높을수록 냉동효과 감소 압축일 증가 - 유입냉매 비체적 일정 성적계수 감소
응축온도가 높을수록 냉동효과 감소 압축일 증가 - 유입냉매 비체적 일정 성적계수 감소 압축후 온도 상승 증발온도보다는 영향이 적음 한국산업기술대학교 기계공학과

20 냉동사이클 과냉각의 영향 과냉각도가 클수록 냉동효과 증가 성적계수 증가 과냉각을 위한 별도의 장치 필요 과냉각도 :
T5 – T1 = Tc - Tsc 한국산업기술대학교 기계공학과

21 냉동사이클 열교환기의 영향 성적계수의 개선 증발기 출구냉매는 과열, 응축기 출구냉매는 과냉 한국산업기술대학교 기계공학과

22 2원냉동사이클 2원냉동사이클(cascade refrigeration cycle)
왕복식 압축기에서 흡입압력이 약 0.1ata 이하가 되면 체적효율이 작아져 다단압축으로도 저온습득 불가 고온냉동기의 증발온도와 저온냉동기의 응축온도의 차 : 5 ∼ 10℃ <표> 극저온용 냉매 한국산업기술대학교 기계공학과

23 2원 냉동사이클 한국산업기술대학교 기계공학과

24 3원 냉동사이클 한국산업기술대학교 기계공학과

25 흡수식 냉동기 흡수식 냉동기 냉매와 흡수제의 특성 흡수기, 재생기(발생기), 증발기, 팽창밸브, 용액열교환기로 구성
압력과 증발온도의 관계(물) 대기압 : 100℃ 기압 : 46℃ 기압 : 6.5℃ 냉매와 흡수제의 특성 H2O-LiBr 공조용 냉매 : 증류수 흡수용액 : 리튬브로마이드 수용액(H2O/LiBr) 냉수출구온도 7℃정도, 냉각수 입구온도 32℃정도가 되도록 설계 부식억제제 첨가 → 금속표면 피막형성(용액온도 높고, 공기가 많이 존재할수록 빨리소멸) → 정기적으로 부식 억제제 추가 필요 한국산업기술대학교 기계공학과

26 흡수식 냉동기 흡수식의 종류 NH3-H2O 냉매 : 암모니아 o 흡수제 : 물 최근 환경문제의 대두로 새로이 각광
냉매와 흡수제의 비점차가 적어 정류기 필요 흡수식의 종류 최근 사용동향 중압증기(8kgf/cm2g 정도) 사용 직화식 2중효용(증기소비량 : 2/3, 냉각탑용량 : 3/4, 성적계수 : 1.0 ∼ 1.2) ← 단효용(성적계수 : 0.6 ∼ 0.7) → 터보냉동기의 대체기종 열병합발전용과 지역냉난방의 열원기기로 저온수흡수냉동기의 적용 검토 한국산업기술대학교 기계공학과

27 압축식과 흡수식의 비교 한국산업기술대학교 기계공학과

28 단효용 흡수식 냉동기 단효용 한국산업기술대학교 기계공학과

29 흡수식 냉동기 이중효용 병열 한국산업기술대학교 기계공학과

30 열병합 발전설비 한국산업기술대학교 기계공학과