이상적 냉동사이클과 실제 냉동사이클 p-h 선도, 증기압축식시스템기타 기술 자료, 냉동(냉수) 시스템 요소기술

1. 이상적 냉동사이클과 실제 냉동사이클 p-h 선도

 

1) p-h 선도에 대한 해석

 

 

 

 

 

가. 이상적 이론 냉동사이클

 

o A → B 과정

-­ 교축 팽창, 등엔탈피 과정

 

o B → C 과정

-­ 증발기 정압(등온) 증발 흡열 과정

 

o C → D 과정

-­ 단열, 가역 압축 과정

 

o D → A 과정

-­ 응축기 정압(등온) 응축 방열 과정

 

 

나. 실제 열교환, 비가역 냉동사이클

 

1 → 2 과정

 

o 역카르노사이클에서 터빈에 의한 단열팽창과정인 등엔트로피 과정이나, 응축기출구 측은 건도가 100% 이상인 과열증기의 상태가 아니므로, 터빈 브레이드 후단 액적의 형성에 따른 브레이드의 손상 등으로 인하여 터빈을 사용할 수 없음.

 

o 따라서 냉매액의 압력 강하로부터 온도 강하를 만들기 위하여 1) 교축밸브, 2) 모세관 등의 팽창기구가 사용되어짐. 교축 과정은 마찰에 의한 압력 강하 및 내적 비가역성으로 인하여 A->B 등엔탈피 과정 유지가 어렵다.

 

o 따라서, 건도 향상과, 증발기 냉동능력을 높이기 위하여 응축기 끝단 과냉각기인 수액기 를 설치하여 건도증가 문제를 해결하여 증발기의 냉동능력을 향상시킨다.

 

 

 

2 → 3 과정

 

o 증발기의 내부 관의 내경, 패스수 등과 관련되어 증발기 내부에서 직관부, 곡관부에서의 유체의 흐름에 의한 압력 손실과 온도 강하가 상시 발생한다.

 

o 따라서 이상적 과정 대비 실제 증발기에서의 열교환 과정은 등압(등온) 과정 유지가 힘 들다. 작동유체가 포화상태인 동안은 등온과정이 자연스럽게 유지되나 필연적으로 과열/ 과냉 영역에서 등온 유지가 어렵다.

 

 

 

3 → 4 과정

 

o 증발기 출구에서 압축기 입구까지의 저압배관에서의 압력 손실로 유속, 마찰 및 밀도에 관계됨.

 

o 단열 손실에 의한 열 취득과 관계됨.

 

 

 

4 → 5 과정

 

o 압축기 흡입밸브의 교축에 의한 압력강하, 실린더 벽의 고온 흡열 과열 압력 강하 5 → 6 과정

 

o 압축은 등엔트로피 과정이 아니며, 마찰과 손실로 인해 비효율적 폴리트로픽 압축 과정 으로 흡열로 온도, 엔탈피 및 엔트로피 증가됨

 

 

 

6 → 7 과정

 

o 압축기 토출 배출밸브 통과 과정, 압력 강하 발생됨.

 

 

 

7 → 8 과정

 

o 응축기 정압 방열과정이 아니며 배관 저항으로 압력 약간 감소, 냉매와 주변 유체를 포 함한 계에서 보면 유체의 열전달 과정은 엔트로피가 증가되는 방향으로 진행됨. 8 → 1 과정

 

o 응축기의 포화액 과냉 과정 →배관 저항으로 압력 감소됨.

 

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