냉동공학 4장-2 (02~17)

본문내용

분한 안전 대책이 필요하다.
2) 물을 냉매로 한 계
다른 냉매에 비해 증발 잠열과 열전도율 등의 열물성치가 우수하다. 또 독성, 가연성이 없는 등의 장점이 있다. 반면 비점이 높고 비체적이 크며, 0℃ 이하의 냉동이 불가능하고 흡수제의 결정으로 인해 작동 온도 범위가 제한되는 단점도 있다.
14. 이코노마이저 부착 냉동 사이클에 대하여 설명하시오.
에코노마이저란 일종의 중간 냉각기와 같은 역할을 하는 것으로, 하나의 압축기로 2단 압축의 효과를 내는데 필요한 부속기기아디. 2단 압축 이상의 원심식 냉동기에서는 각단마다 에코노마이저를 설치하여 성적 계수를 향상시키고 있다.
증발기를 나온 냉매 증기는 저단임펠러 1에서 압축된 후, 2단 압축 냉동 사이클처럼 냉각되지 않고 에코노마이저 내에서 고압액이 중간압까지 교축 팽창할 때 발생하는 플래시 가스와 혼합되어 고단임펠러2에 들어간다. 그리고 고단압축기에서 압축되어 나온 냉매증기는 응축기와 수액기를 거쳐 다시 에코노마이저로 흘러 들어온다.
15. 비공비 혼합 냉매에 의한 냉동 사이클의 특성에 대하여 설명하시오.
비공비 혼합 냉매의 증발 온도나 응축 온도는 성분 농도에 따라 변화한다. 같은 압력 하에서 증발할 때는 비점이 낮은 냉매가 먼저 증발하기 쉽고, 또 응축시에는 비점이 높은 냉매가 먼저 응축하기 쉽다. 이 때문에 일정한 압력하에서의 증발 혹은 응축은 증기 및 액의 농도 및 온도에 따라서 변하는 점이 냉동 사이클상 단일 성분 냉매와 상당히 다르다.
16. 초저온 냉동 사이클의 기본원리를 기술하시오.
초저온의 온도 영역은 일반적으로 -150℃(123K) 이하를 말한다. 그 이유는 영구가스 등이 이 온도 이하에서 액화되기 때문이다. 따라서 이 온도 이하에서 작동하는 냉동 사이클을 초저온 냉동 사이클이라 한다.
초저온 냉동 시스템은 크게 4부분으로 구분하는데, 냉매의 압력을 높여주는 압축기, 냉매의 온도를 올려 주고 내려 주는 열교환기, 소자를 실험하는 곳에 진공을 시켜 주는 진공 펌프, 온도를 조절할 수 있는 제거이 등으로 구성되어 있다.
T-s 선도에 나타낸 것처럼 온도T1에서 1→4인 등온 압축, Q1의 열을 외부로 방출, 계속해서 단열 팽창에 의해 온도T2의 저온 상태3, 그리고 3→2인 등온 팽창 과정에서는 온도T2에서 Q2를 흡수하게 된다. 또 단열압축에 의해 2에서 1인 본래의 상태로 돌아온다.
17. 초저온 냉동 사이클의 종류를 나열하고 각각 설명하시오.
1) 주울-톰슨 냉동 사이클
제작 및 조작 과정이 간단한 장점을 가지고 있으며, 팽창 엔진을 사용하게 되면 엔진 내에서 이상류가 발생되어 엔진에 무리가 생기지만 팽창밸브를 사용하면 이런 문제가 쉽게 해결된다. 단점으로 팽창밸브의 오리피스가 매우 작기 때문에 냉매량과 용량이 작다.
2) 기포드-맥마흔 냉동 사이클
밸브의 조작으로 일정한 온도 및 압력 사이클을 형성하여 작동한다. 장점은 팽창기 내의 이중 공간을 형성하여 누수를 방지하므로 밀봉에 어려움이 없으며, 재생기를 사용하여 가스의 불순물을 자아 정제할 수 있고 재생기와 팽창기를 여러 대 연결하여 순차적으로 원하는 온도까지 떨어뜨릴 수도 있다.
3) 스탈링 냉동 사이클
압축 피스톤, 실린더 및 팽창 피스톤, 실리더, 그리고 이러한 기기를 연결하는 수냉각기, 축냉기를 설치하여 양 피스톤은 일정한 위상차를 가지고 구동하게 한 것이다.
4) 분리형 스탈링 냉동 사이클
GM 사이클의 압축기 부분을 단순한 왕복동 압축 피스톤 실린더를 대신하고, GM냉동기의 디스플레서와 이 압축 피스톤을 어느 정도의 위상차를 두어 구동하는 방식이다.
5) 빌마이어 냉동 사이클
6) 단팽창 냉동 사이클
7) 펄스관 냉동 사이클

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