스크랩 산업기사이론 냉동공학기초 4 - 응축기 (Condenser)

[美세상(최승일)]

냉동공학기초 4 - 응축기 (Condenser)

(1) 역  할 : 압축기에서 토출된 고온·고압의 기체냉매의 열을 상온하의 공기 및 냉각수 중              에 방출시켜 응축·액화시켜 주는 기기

(2) 분  류

 ① 공냉식 응축기 : 공기를 자연 또는 강제적으로 순환시켜 응축시키는  방법으로 전열이     불량하여 응축온도 및 압력이 높아지므로 소형 후레온 냉동장치에서만 사용이 가능하다.

 ② 수냉식 응축기 : 응축기 배관애에 냉각수를 통과시켜 응축열을 제거시켜 주는 방법으로

    공냉식보다 전열계수가 양호하여 대용량의 후레온 및 암모니아 냉동장치에   

    많이 이용된다.

    가. 입형 쉘 엔드 튜브식 응축기(Vertical shell and tube condenser)
     나. 횡형 쉘 엔드 튜브식 응축기(Horizental shell and tube condenser)

       (1) 특징

   ① 프레온 및  NH³ 냉동장치의 소형에서 대형까지 일반적으로 사용된다.
   ② 쉘내에는 냉매, 투브내에는 냉각수가 역류되어 흐르도록 되어 있다.
   ③ 수액기의 역할을 겸용할 수 있어 별도의 수액기를 필요로 하지 않았다.
   ④ 입·출구에 각각의 수실이 있다.
   ⑤ 일반적으로 쿨링 타워와 함께 사용한다.
   ⑥ 열통과욜 : 900Kcal/m²h℃

                수속 : 1m/s                 냉각수 입출구 온도차 : 6∼8℃
                냉각수량 : 12ι/minRT       전열면적 : 0.8∼0.9m^2//RT

   다. 7통로식 응축기(Seven pass shell and condenser)
    라. 2중관식 응축기(Double tube condenser)

      (1)   특  징

   ① 후레온 및 NH³ 소·중형 냉동장치에 주로 사용되며 외관과 내관의 이중관으로

      제작된다.
   ② 내관에는 냉각수가 흐르고 외관에는 냉매가 흐르며 역류되어 순환하므로 과냉각이

      양호하다.
   ③ 열통과율 : 900Kcal/m`h℃

      전열면적 : 0.8∼1m²/RT,   냉각수량 : 10∼12l/minRT

   마. 쉘 엔드 코일식 응축기(Shell and coil condenser)

      (1) 특징

   ① 쉘내에 나관 및 동관재의 휜튜브가 여러개 감겨져 있다.
   ② 소용량의 후레온 냉동장치(5HP이하)에 주로 이용된다.
   ③ 쉘 내에 냉매, 튜브 내에 냉각수가 순환된다.
   ③ 열통과율 : 500∼900cal/m2h℃

      전열면적 : 0.8∼1m2RT,   냉각수량 l2l/minRT

    바. 대기식 응축기(Atmospheric condenser)
    사. 증발식 응축기(Evaporator condenser)

냉각탑(Cooling towe

(1) 역할 : 응축기에서 냉매로부터 열을 흡수하여 온도가 높아진

           냉각수를 냉각시켜 다시 사용함 으로써 냉각수의 소비를

           절감시켜 경제적인 운전을 도모한다

(2) 특징

 ① 수원이 풍부치 못하거나 냉각수를 절약시키고자 할 때 사용된다.

 ② 공기 접촉에 의한 냉각과 증발잠열에 의해서도 냉각되므로 증발식 응축기와 원리가

    비슷하다.

 ③ 외기의 습구온도에 영향을 받으며 외기 습구온도는 냉각탑의 출구온도보다 항상 낮다

 ④ 물의 증발로 냉각수를 냉각시킬 경우에는 2% 정도의 소비로 1℃의 수온을 낮출 수가      있으며  95% 정도의 물회수가 가능하다.

(3)냉각탑의 능력선정

쿨링레인지와 쿨링어프로치

㉮ 쿨링 레인지(Cooling range):냉각수 입구온도- 냉각수 출구온도

㉯ 쿨링 어프로치(Cooling approach) : 냉각수 출구온도-입구공기 습구온도

① Qct(Kcal/h)=순환수량(l/h)×온도차(냉각탑 입구수온-냉각탑 출구수온)=순환수량(l/h)×

    쿨링레인지

② 쿨링 타워의 냉각능력은 3900Kcal/h를 1냉각톤(ton)으로 규정한다.

    [조건] 입구공기 습구온도: 27℃

          냉각수 입구온도 : 37℃
          냉각수 출구온도 : 32℃
          냉각수 순환수량 : 13l/min냉각 톤

     ∴Qct=13×60×(37-32)=3,900Kcal/h=1냉각톤

   참고 : 냉동장치내 냉각수량 계산법

         파이프내 : π/4D²×길이×파이프수
         냉각탑 : 가로×세로×물의 깊이

응축기의 세관

(1) 공냉식 응축기

   ① 와이어 브러쉬 등의 솔로 털어낸다.
   ② 스팀 클리이너를 사용하여 4∼6kg/cm2의 증기로 불어낸다.
   ③ 공기 압축기를 사용하여 먼지를 불어낸다.

(2) 수냉식 응축기

   ① 화학적 세관방법 : 염산 및 황산(10∼20%의 수용액), 쿨민 등의 화공약품을 냉각수        와 합성시켜 세관한다.

  A. 정치법

   ① 냉각수 출입구의 접속을 풀어내고 호스를 접속시킨다.
   ② 호스를 들어 올려 깔대기를 끼우고 세정액면이 응축기 상부보다 1m이상 되도록

       세정액을 채운다.
   ③10∼15시간 정도 방치 후 세정액을 방출하고 깨끗한 물로 20분 정도 반복 세척한다.

   B. 순환법

   ① 냉각수 출입구의 접속을 풀어내고 응축기 배관에 세제 순환펌프,탱크등을접속시킨다.
   ② 세정액을 탱크에 넣어 펌프를 운전시켜 세정작업을 실시한다.
   ③ 일정시간 경과 후 세정액을 방출하고 수세작업을 실시한다.
   ② 기계적인 세관방법 : 냉각수 배관에 와이어 브러쉬 (Wire brush)를 꽂고
       워터 건 (Water gun) 으로 압력 250PSI(약 18kg/cm2) 정도로 쏘아 이 조작을
       수회 반복하여 스케일을 제거시킨다. 

응축기의 안전관리

(1) 응축압력이 정상보다 높을 때의 원인

   ① 냉각수량 부족 및 수온상승시(공냉식인 경우 송풍량 부족 및 외기온도 상승시)
   ② 응축기 냉각관에 스케일(물 때 및 유막)이 과대하게 끼어있을 때
   ③ 불응축 가스가 장치내에 혼입되었을 때
   ④ 냉매의 과충전이나 응축부하 증대시

(2) 응축압력이 이상 상승시 장치에 미치는 영향

   ① 토출가스 온도상승(실린더 과열로 오일의 열화 및 탄화)
   ② 압축비 증대
   ③ 냉매순환량 감소로 인한 체적 효율감소
   ④ 냉동능력 저하
   ⑤ 윤활 불량으로 인한 활동부품 등의 마모 초래
   ⑥ 압축소요 동력증대
   ⑦ 축수하중 증대

(3) 응축압력 상승시의 대책

   ① 설계수량을 검토하여 적당량의 냉각수를 통수시키고 냉각수 배관 계통내를 점검한다.
   ② 스케일 정도를 조사하여 빠른 시간내에 냉각관 청소를 해준다.
   ③ 가스퍼져를 점검하고 불응축가스를 장치 내에서 배출시킨다.
   ④ 냉매충전량과 부하정도를 점검한다.
   ⑤ 균압관을 점검하여 수액기내로 액이 자유롭게 흘러내리도록 한다.