터보냉동기 구조 및 운전(R-123 적용 냉동기)

[그림자(朴 鉉求)]

터보냉동기 구조 및 운전(R-123 적용 냉동기)  

터보냉동기 구조 및 운전(R-123 적용 냉동기)

1.냉동사이클

냉각이론 : 액체는 그 상태를 변화하기 위해 (기체로 되기 위해서는) 반드시 일정의 열량을 필요로 하여 주위에서 열을 빼앗게 됩니다..(기화열 , 기화 잠열)

(일례 - 알콜 또는 R-123등을 손등에 떨어트리면 손에서 기화하면서 기화열을 빼앗아 심한 냉기를 느끼게 됩니다.)

터보 냉동기에 R-123(C2HCL2F3) 또는 R-134a(CH2FCF3)을 사용하여 , 저온에서 증발시킴으로써 냉수를 냉각시킬 수 있습니다. 이 증발된 냉매증기를 압축기에서 압축한 후 냉각시키면 액화하여 재차 저온에서 증발시킬 수 있게 되며 이 과정을 반복하여 냉동사이클을 이루게 됩니다.

 [1] 1단 압축냉동 Cycle (TR-G140C1∼TR-G660C1)

 

[그림 1] 1단 압축 터보 냉동기의 냉동사이클

 ① 증발과정

  액체상태의 R-123은 저압으로 유지된 증발기내에 그 압력에 상당하는 비등 온도에서 증발합니다. 즉 기내 압력이 수은주 -510mmHgG(절대압력 250mmHg)인 경우에 냉매(R-123)는 0℃ 에서 비등 증발합니다. 이 때 기화 잠열은 냉매 1kg당 42.32kcal입니다. (1kg 냉매가 0 ℃에서 증발하면서 42.32kcal의 열량을 냉수에서 빼앗음.)

 ② 압축과정

 증발기내에서 기화한 냉매는 터보 압축기내에 흡입되어 고속도로 회전하는 임펠러(Impeller)에 의해 압축됩니다.

  기체상태인 냉매의 압력 및 온도가 상승합니다.

 ③ 응축과정

 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매증기는 응축기로 보내지고, 응축기내를 흐르는 냉각수와 열교환하여 기체에서 액체로 상변환(Phase Changing)합니다. 냉매는 응축기 기내 압력에 상응하는 응축온도까지 냉각되고 냉각수는 냉미증기로부터 열을 빼앗아 온도가 상승되어 응축기 밖으로 나옵니다.

 ④ 감압과정

 응축기 하부에 고인 냉매액은 응축기내 압력과 증발기내 압력차에 의해 증발기로 흘러 들어가는데 이 과정에서 냉매액은 오리피스에 의해 증발기내 압력 및 온도까지 감압, 감온됩니다.

  ●이상의 과정에 따라 냉매는 냉동기내에서 증발, 압축, 응축, 감압의 4과정을 순차적으로 반복하여 증발 과정에서 냉수를 냉각합니다.

  냉동 용량은 터보 압축기에 내장된 Vane Damper에 의하여 연속적으로 조절할 수가 있습니다. 상기 냉동 Cycle에 필요한 주요 기기는 압축기, 주전동기, 증발기, 응축기, 오리피스 등이며 냉동 Cycle과 구조는 [그림 1]과 같습니다.

[2] 2단 압축 냉동 Cycle(TR-G710C1∼TR-G1070C1)

[그림 2] 2단압축 터보냉동기 사이클

①증발 과정

 1단 압축 냉동사이클의 증발과정과 동일.

②압축 과정

 증발기내에서 기화한 냉매는 터보 압축기내에 흡입되어 고속도로 회전하는 1단 임펠러에서 압축된 후 Economize에서 보내진 냉매증기화 함께 2단 임펠러(Impeller)에 의해 압축됩니다. 기체상태인 냉매의 압력 및 온도가 상승합니다.

③응축 과정

 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매 증기는 응축기로 보내지고, 응축기내를 흐르는 냉각수와 열교환 하면서 응축기내 압력에 상응하는 응축온도까지 냉각되어 기체에서 액체로 상변환(Phase Changing)이 이루어진 후 Economizer로 보내집니다. 이 때 냉각수는 열교환으로 온도가 상승하여 응축기 밖으로 나옵니다.

④중간 감압과정

 Economizer로 이동한 냉매액은 Economizer의 전단의 첫 번째 Orifice에 의해 응축 기내압력과 증발기내 압력의 중간압력의 감압 팽창됩니다. 이때 Economizer안의 냉매는 포화증기상태로 기체와 액체가 혼재합니다. 여기서 기체상태의 냉매는 상부의 Eliminator에 의해 순수 냉매증기로 분리되어 압축기로 보내져, 제1단 임펠러에 의해 압축된 냉매증기와 혼합되면서 제 2단 임펠러(Impeller)의 흡입측으로 흡입됩니다.

⑤감압과정

 Economizer에서 압축기로 보내진 냉매증기 외에 암겨진 냉매액은 하부에 고이게되어 두 번째 Orifice를 거쳐 증발기로 들어갑니다. 이 과정에서 냉매액은 Orifice에 의해 증발기내 압력까지 감압되고, 증발기내 온도까지 강하합니다.

●이상의 과정에 따라 냉매는 냉동기내에서 증발, 압축, 응축, 감압의 다섯과정을 순차적으로 반복하여 증발 과정에서 냉수를 냉각합니다.

  냉동 용량은 터보 압축기에 내장된 Vane Damper에 의하여 연속적으로 조절할 수가 있습니다. 상기 냉동 Cycle에 필요한 주요 기기는 압축기, 주전동기, 증발기, 응축기, Economizer, 이며 냉동 Cycle과 구조는 [그림 2]와 같습니다.

출처 : (주)센추리 중앙식 관련제품 기술교육 자료집(2001년)