응축기(Condenser), 증기압축식시스템 주설비, 냉동(냉수) 시스템 요소기술

3. 응축기 (Condenser)

 

1) 정의

 

o 압축기를 거쳐 나온 고온 고압의 과열증기인 기체 냉매를 정압조건하에서 상대적 저온 의 액냉매로 변화시키는 열교환기이다.

 

o 증발기에서 빼앗은 열을 포함한 기체냉매는 응축기를 통과하면서 차갑게 냉각되기 때문 에 기체냉매가 액체냉매로 변하면서 열은 외부로 발산된다. 에어컨의 실외기나 냉장고의 뒷부분에서 발생하는 열은 바로 응축기에서 발생되는 것이다.

 

o 응축기 입구에서는 고온 고압의 기체 냉매가 응축기 내부로 통과하는 사이에 냉각되어 응축기 출구에서는 저온 고압의 액체로 변하게 된다.

 

 

2) 종류

 

 

 

가. 수냉식 응축기

 

o 냉각수의 현열을 이용해서 냉매가스를 냉각․액화하는 것으로 물을 강제로 유동시켜 냉각 효과를 올리는 것과 물을 높은 장소에 올려서 냉각관 외면에 냉각수를 흘려 냉각하는 것이 있다.

 

A. 횡형 셸앤튜브식 응축기(Horizontal Shell and Tube Condenser)

 

o 강판으로 만든 원통(쉘)을 수평으로 놓고 그 속에 냉각관(튜브)을 다수 넣어 원통의 좌우 를 강판으로 용접한 것으로 냉각수 속도를 크게 하면 열통과율의 값은 증대하지만 냉각 수 펌프의 동력이 현저히 증대한다.

 

o 응축기비교적 대용량의 응축을 할 수가 있으며, 설치면적은 적으나 수량이 많다는 결점 이 있고, 주로 육상의 대형 암모니아 냉동설비에 사용하고 있다.

 

o 응축기비교적 대용량의 응축을 할 수가 있으며, 설치면적은 적으나 수량이 많다는 결점 이 있고, 주로 육상의 대형 암모니아 냉동설비에 사용하고 있다.

 

 

 

 

B. 이중관식 응축기

 

o 2중의 관으로 형성된 열교환기로 고온의 냉매증기는 상부에서 외부관으로 주입되어 상 변화 잠열을 빼앗겨 액체로 변한 후, 하부로 배출된다. 한편 냉각수는 내부관으로 하부 에서 주입되어 냉매증기의 열을 흡수하여 온도가 상승한 후 상부로 배출되는 대향류식 열교환기입니다. 외부 배관에 흐르는 고온의 냉매증기는 또한 외기에 의한 냉각효과도 갖게 되어 열교환효율이 증가된다. 재질은 열전달량이 좋은 구리로 제작되며 열전달효과 를 높이기 위하여 내부관은 별형의 핀이 제작되기도 한다.

 

o 냉매의 과냉각도가 큰 것이 특징이며, 액화된 냉매는 유입하는 냉각수의 입구온도 가까이 까지 냉각되므로 효율이 좋다.

 

 

 

 

C. 판형(Flat Plate Type)식 응축기

 

 

 

D. 셸앤코일식 응축기

 

o 지수식 응축기라고도 하며 셸튜브식 응축기과 비슷하나 직관 대신에 코일식 핀 튜브가 셸 내부에 장착되어 있다. 냉각수는 코일식 튜브를 하부에서 상부로 흐르며 냉매증기는 셸 상부에서 주입되어 튜브 외벽을 흘러 내리며 응축된다. 응축기 하부는 냉매액에 고이 는 수액기 역할을 하므로 지수식 응축기라 하며, 냉매액이 과다하게 포집되어 열전달 응 축효과가 감소하는 것을 피하여야 한다.

 

 

E. 입형 셸앤튜브식 응축기

 

o 암모니아용 수냉식 응축기로 널리 사용되며, 다수의 냉각관을 설치한 것으로 입형의 원 토d 상단에 설치된 냉각수조에 고인 냉각수가 냉각관 내면을 고르게 흐르도록 하기 위 하여 소용돌이를 일으키는 주철제의 물분배기를 설치한다. 압축기에서 오일분리기를 거 쳐 주입된 고온의 냉매증기는 냉각관 외면과 접촉하여 냉각, 응축되어 냉각관 외면을 따 라 흘러내려 액출구를 거쳐 수액기로 간다.

 

 

F. 대기식 응축기

 

o 암모니아용에 주로 사용되며 수평관을 상하로 6~16단 겹쳐 그 양을 리턴배드로 직렬 연결하여 그 속에 냉매 증기를 흐르게하고 냉각수를 최상단에 설치한 냉각수통으로부터 관 전길이에 걸쳐 균일하게 흐르도록 한 응축기이다.

 

 

G. 7통로 응축기

 

o 횡형 셸튜브식 응축기의 일종으로 원통속에 냉각관 7개를 설치하는 구조로 되어 있다. 냉각수는 아래에 있느 냉각관으로 유입되어 순차적으로 7개의 냉각관을 흐르며 냉매는 상부에서 유입되어 냉각관 외부를 통과하며 응축된다.

 

o 1조만을 생각할 때, 그 구조는 횡형 셀튜브식 응축기와 같으며 냉동능력이 큰 장치에서 는 여러 개를 수직으로 몇 단 조합하여 사용한다. 열통과율은 좋은 편이나, 암모니아 으로는 현재 사용하지 않는다.

 

 

나. 증발식 응축기

 

o 수냉식 응축기와 공랭식 응축기인 냉각탑을 하나로 조합한 응축기로서 전형적인 증발식 응축기의 구조이다.

 

o 냉각수의 증발잠열을 이용해 냉각․액화하는 것으로 육상 대형 냉동설비에서 현재 가장 많이 사용되고 있는데 공냉식에 비해 현저하게 열통과율이 높아서 전열 면적이 적어도 되고, 응축온도도 낮게 할 수 있기 때문에 높은 효율의 운전을 할 수 있다. 겨울철에는 공냉식으로 사용할 수도 있으므로 연중 운전의 경우 특히 우수하다.

 

o 이 응축기는 냉각 매체로는 물과 공기가 사용되며, 하부 수조에서 펌핑되어 냉매의 관 위로 살포되고 수조로 적하된다. 또한 공기는 상부의 송풍기에 의해 응축기 하부에서 유 입되어 응축기 냉매 튜브를 거쳐 상부로 배출된다. 즉 냉각수는 냉매관과 접촉하여 냉매 와 냉각수의 온도차, 즉 현열을 냉매로 부터 흡수하는 동시에 냉각수 중 일부가 증발하 며 고온냉매 증기로부터 증발잠열만큼은 흡수하게 된다. 한편 주입되는 공기는 이 증발 된 냉각수 증기를 포집하여 외부로 배출, 제거하는 역할을 하며 이때 포집, 배출하는 정 도는 공기의 습구온도에 따라 다르게 된다.

 

 

다. 공냉식 응축기

 

o 고온의 냉매증기와 공기가 열교환하는 방식으로서 공기순환방식에 따라 자연대류식과 강제 대류식으로 분류한다. 자연 대류식 응축기는 판형이나 핀이 설치된 튜브형태의 전 열관 내부를 흐르는 냉매가 외부의 자연순환 공기에 의해 응축된다.

 

o 대기의 현열을 이용해서 냉각, 액화시키는 것으로, 공기의 자연 대류로써 냉각하는 것과 전동팬에 의해 강제통풍하여 냉각하는 것이 있다. 수냉식에 비해 보수작업이 적고 구조 가 간단하여 보수가 용이하기 때문에, 중․소형 CFC계 냉매 등의 냉동장치에 널리 사용되고 있다.

 

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