냉동장치의 냉매배관 설계요령 및 배관시 유의사항

[풍경소리]

냉동장치의 냉매배관 설계요령 및 배관시 유의사항	관리자	05-06-23

1. 개요 (1) 냉동장치의 냉매 배관은 압축기 → 응축기 → (수액기) → 팽창밸브 → 증발기 → 압축기를 연결하여 냉동사이클을 구성하는 주요 요소로서, 냉동장치의 성능, 운전의 안정성, 동력 소비량 등에 큰 영향을 준다. (2) 냉매배관은 크게 다음의 4구간으로 나눌 수 있다. - 토출가스 배관(고압) : 압축기 ～ 응축기 - 액 배관(고압) : 응축구 ～ 팽창밸브 - 액배관(저압) : 팽창밸브 ～ 증발기 - 흡입증기 배관(저압) : 증발기 ～ 압축기 2. 배관설계 요령 (1) 배관설계의 기본 ① 흡·토출 배관의 관경은 압력손실이 허용범위 이내로 될 수 있게 하고, 유가 충분히 운반될 수 있는 유속을 낼 수 있도록 함. - 압력강하 : 냉매의 포화온도로 환산하여 1～2℃의 온도강하를 표준으로 함. - 냉매속도(유운반 가능속도) : 흡·토출관 수평관 → 3.5m/sec 이상, 수직관 → 6m/sec 이상, 액관 → 0.5 ～ 1.2m/s ② 액 배관에서는 액 냉매의 배관 압력손실에 의한 플래쉬 가스의 발생이 없도록 한다. (2) 배관의 설계와 시공 1) 흡입관 설계 ① 프레온 냉매가스 중에 용해되어 있는 윤활유가 충분히 운반될 수 있는 속도를 확보 - 횡주관 : 3～5m/sec, 입상관 : 6m/sec이상(25m/sec 미만) ② 과도한 압력손실이나 소음이 일어나지 않을 정도로 유속 억제. ③ 흡입관에 생기는 총 마찰손실이 흡입온도에서 2℃의 온도강하에 상당하는 압력을 넘지 않을 것. ④ 용량제어가 있는 압축기의 경우 최소 부하시의 유 회수에 필요한 유속확보를 위해 그림과 같이 2중 입상관 설치 - 작은 관 S는 최소 부하시(부분 부하시) 가스가 S만을 통할 때 유속이 6～20m/sec가 되게 결정. - 굵은 관 L은 전 부하시 2개의 입상관을 함께 통할 때 양쪽 관내의 속도가 6m/sec 이상 되게 결정 2) 흡입관의 시공상 주의점. ① 수평배관 중에는 특히 압축기 흡입측 부근에서는 절대로 트랩(trap)을 만들지 않는다.(액백의 원인이 되므로) ② 압축기가 증발기보다 밑에 있는 경우에는, 정지 중에 액이 압축기로 유입되는 것을 방지하기 위해, 흡입관을 증발기 상부까지 입상시킨 후 압축기로 향하도록 한다. ③ 흡입관의 입상길이가 매우 길 때는 10m마다 중간에 트랩을 설치(유 회수 위해) ④ 2대 이상의 증발기가 서로 다른 높이에 있고 압축기가 이들보다 밑에 있는 경우 흡입관은 증발기 상부 이상 입상시키고 압축기로 향하도록 한다.(정지 중 액이 압축기로로 유입하는 것 방지) ⑤ 2개 이상의 증발기가 있어도 부하 변동이 심하지 않을 경우에는 1개의 입상관으로 하여도 좋다. (2) 토출배관 1) 토출배관 설계요령 ① 유를 충분히 운반할 수 있는 유속 확보 - 수평관 : 3 ～ 5m/sec이상, 입상관 : 6m/sec 이상 ② 지나친 압력손실이나 소음을 내지 않도록 25m/sec이하로 속도 억제 ③ 토출관의 총 마찰손실은 0.2kg/m2 이하로(흡입온도에서 2℃의 온도강하에 상당하는 압력손실을 넘지 않게) 2) 시공상 유의점 ① 압축기와 응축기가 같은 높이에 있어도 일단 입상관을 설치하고 하향 구배 배관으로 응축기에 연결 ② 응축기가 압축기 상부에 있을 경우 (3) 액관 1) 액관설계 요령 ② 액관의 마찰손실은 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하며, 또 팽창밸브 입구에서 플래쉬 가스의 발생을 방지하기 위해서는 냉매액이 0.5～1℃이상의 과냉각 상태가 되어야 한다. ③ 액관을 20m이상 입상하는 것은 피하는 것이 좋지만, 입상한 경우에는 5m의 입상에 대하여 5℃정도의 과냉각이 필요하다. ④ 액관에는 드라이어, 여과기, 전자밸브 등 다수의 밸브가 설치되므로 압력손실이 크게 될 수 있으므로 플래쉬 가스 발생을 방지하기 위해서도 배관을 가능한 짧게 하는 것이 바람직하다. 2) 시공상 유의점 액관은 흡입관이나 토출관에서 같은 유 회수 문제는 없으나, 액 냉매가 기화(flash)하는 것을 방지하는 것이 중요하며,(압력강하에 의해 플래쉬 가스 발생) 이에 유의하여 시공하여야 한다. ① 액관의 마찰손실압력을 0.2kgf/cm2이하로 제한한다. ② 입상관이 길면 압력손실이 크므로 충분한 과냉각이 필요하다. ③ 냉매액은 적어도 0.5℃이상 과냉각된 상태에서 팽창밸브에 도달해야 한다.(팽창밸브 통과시 플래쉬 가스 발생 최소화) ④ 액관 내의 유속은 0.5～1.5m/s 정도가 적당하다. ⑤ 액관에는 드라이어, 필터, 전자밸브 등 배관 부속품들이 많이 설치되어 있어 압력손실이 커지기 쉬우므로, 배관은 가능한 짧게 하여 냉매가 증발하는 것을 방지한다. ⑥ 또 배관 도중에 다른 열원으로부터 열을 받지 않도록 한다. ⑦ 증발기가 응축기(또는 수액기)보다 8m이상 높은 위치에 설치되는 경우는 액을 충분히 과냉각시켜서 액냉매가 관내에서 증발하는 것을 방지한다. ⑧ 2대 이상의 증발기를 사용하는 경우, 액관에서 발생한 증발가스가 균등하게 분배되도록 배관한다.