내 경험, 생각, 스크랩

2017년 3월

> 10℃의 냉풍을 급기하는 덕트가 건구온도 30℃, 상대습도 70%인 실내에 설치되어 있다. 이때 덕트의 표면에 결로가 발생하지 않도록 하려면 보온재의 두께는 최소 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 30℃, 70%의 노점 온도 24℃, 보온재의 열전도율은 0.03kcal/mㆍhㆍ℃, 내표면의 열전달률은 40kcal/ ㎡ ㆍhㆍ℃, 외표면의 열전달률은 8kcal/㎡ㆍhㆍ℃, 보온재 이외의 열저항은 무시한다.)

정답: 8mm
해설: 1) 전체 열관류 열량 q =KAΔt
          2) 외표면 열전달 열량 $q_1 = α_oAΔt_1$
          3) KAΔt = $α_oAΔt_1$
          4) K = $\frac{α_oΔt_1}{Δt}$ = $\frac{8\times(30-24)}{(30-10)}$ = 2.4kcal/ ㎡ ㆍhㆍ℃
          5) $\frac{1}{K}=\frac{1}{α_i}+\frac{l}{λ}+\frac{1}{α_o}$에서 
               l= $λ(\frac{1}{K}-\frac{1}{α_i}-\frac{1}{α_o})$
                = $0.03\times(\frac{1}{2.4}-\frac{1}{40}-\frac{1}{8})$
                =0.008m
                =8mm

2017년 3월 필기
> 습공기 100kg이 있다. 이때 혼합되어 있는 수증기의 질량이 2kg이라면, 공기의 절대습도는?

> 습공기의 수증기 분압이 Pv, 동일온도의 포화수증기압이 Ps일 때, 다음 설명 중 틀린 것은?

    ① Pv＜Ps일 때 불포화습공기
    ② Pv = Ps일 때 포화습공기
    ③ $\frac{P_s}{P_v}\times100$은 상대습도
    ④ Pv = 0일 때 건공기

2009년 9월 실기

> 온도 10℃, 상대습도 60%의 공기를 20 ℃까지 가열하면 상대습도는 얼마가 되는지 다음표를 이용하여 구하시오.

2008년 4월 실기

> 전압력 760mmHg, 건구온도 20 ℃(포화공기의 수증기 분압 17.54mmHg) 상대 습도 50%인 습공기의 수증기 분압(mmHg), 절대습도(kg/kg'), 엔탈피(kJ/kg)를 구하시오.(단 건공기 및 습공기의 비열은 각각 1.01,1.85kJ/kg·K로 하며, 물의 증발잠열은 2501kJ/kg으로 한다.)

2016년 8월

> 송풍기의 회전수가 1500rpm인 송풍기의 압력이 300Pa이다. 송풍기 회전수를 2000rpm으로 변경할 경우 송풍기 압력은?

정답: 533.3Pa
해설: 송풍기 상사법칙 적용
          $\frac{P_2}{P_1} = (\frac{N_2}{N_1})^2(\frac{D_2}{D_1})^2$

1단압축 냉동사이클

1) 냉동사이클 선도

2) 냉동사이클 계산

1. 냉동효과(냉동능력) : 냉매 1kg이 증발기에서 증발하며 흡수하는 열량
   $q_e = h_1-h_4$ [kJ/kg]
   
   
2. 압축일량: 냉매 1kg을 압축기에서 압축하는 데 소요되는 일의 열당량
   w= $h_2-h_1$ [kJ/kg]
   
   
3. 응축열량 : 냉매 1kg이 응축기에서 응축되며 방출하는 열량
   $q_c = h_2-h_3$ [kJ/kg]
   
   
4. 성적계수 = $\frac{q_e}{w}$
   
   
5. 냉매순환량 : 냉동사이클을 순환하는 냉매량
   G = $\frac{총냉동능력}{냉동효과}$ = $\frac{Q_e}{q_e}$ [kg/s]
   
   
6. 냉동톤(RT) = $\frac{Q_e}{3.86}$
   
   
7. 압축기 축동력 = $L_b = \frac{G\times압축일량}{압축효율\times기계효율}$ [kW]
   
   
8. 압축비 = $\frac{응축압력}{증발압력}$

2016년 3월

 >다음 이론 냉동사이클의 p-h선도에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 냉동장치의 냉매순환량은 540 kg/h이다.)

2020년9월

> 실린더 지름 200mm, 행정 200mm, 400rpm, 기통수 3기통인 냉동기의 냉동능력이 5.72RT이다. 이 때, 냉동효과(kJ/kg)는? (단, 체적효율은 0.75, 압축기의 흡입시의 비체적은 0.5m3/kg이고, 1RT는 3.8kW이다.)

해설: 1) 피스톤 토출량
          2) 냉매순환량
          3) 냉동효과

2020년 6월

> 다음 중 가장 큰 에너지는?

   ❶ 100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한 일
   ② 발열량 10000 kJ/kg의 연료를 100kg연소시켜 나오는 열량
   ③ 대기압 하에서 10℃의 물 10m3를 90℃로 가열하는데 필요한 열량( 단, 물의 비열은 4.2kJ/(kgㆍK)이다.)|
   ④ 시속 100 km로 주행하는 총 질량 2000kg인 자동차의 운동에너지

2019년 8월

> 그림과 같이 다수의 추를 올려놓은 피스톤이 끼워져 있는 실린더에 들어있는 가스를 계로 생각한다. 초기 압력이 300kPa이고, 초기 체적은 0.05 ㎥ 이다. 피스톤을 고정하여 체적을 일정하게 유지하면서 압력이 200kPa로 떨어질 때까지 계에서 열을 제거한다. 이 때 계가 외부에 한 일(kJ)은 얼마인가?

2019년 3월

> 실린더에 밀폐된 8kg의 공기가 그림과 같이 P1 = 800 kPa, 체적 V1 = 0.27 m3에서 P2 = 350 kPa, 체적 V2 = 0.80 ㎥ 으로 직선 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 kJ 인가?

> 이상기체 1kg이 초기에 압력 2 kPa, 부피 0.1 ㎥ 를 차지하고 있다. 가역등온과정에 따라 부피가 0.3 ㎥ 로 변화했을 때 기체가 한 일은 약 몇 J인가?

> 압력 2 MPa, 300℃의 공기 0.3kg이 폴리트로픽 과정으로 팽창하여, 압력이 0.5 MPa로 변화하였다. 이때 공기가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 공기는 기체상수가 0.287 kJ/(kg·K)인 이상기체이고, 폴리트로픽 지수는 1.3 이다.)

2017년 5월

> 보일러의 입구의 압력이 9800kN/m2이고, 응축기의 압력이 4900N/m2일 때 펌프가 수행한 일은 약 몇 kJ/kg 인가?(단, 물의 비체적은 0.001m3/kg 이다.)

2016년 5월

> 30℃, 100kPa의 물을 800kPa까지 압축한다. 물의 비체적이 0.001m3/kg로 일정하다고 할 때, 단위 질량당 소요된 일(공업일)은?

2016년 3월

> 실린더 내부에 기체가 채워져 있고 실린더에는 피스톤이 끼워져 있다. 초기 압력 50 kPa, 초기 체적 0.05 ㎥ 의 기체를 버너로 $PV^{1.4}$ = constant 가 되도록 가열하여 기체 의 체적이 0.2m3이 되었다면, 이 과정동안에 시스템이 한 일은?

> 밀폐 시스템이 압력 P1 = 200 kPa, 체적 V1 = 0.1 ㎥ 인 상태에서 P2 = 100 kPa, 체적 V2 = 0.3 ㎥ 인 상태까지 가역팽창되었다. 이 과정이 P-V선도에서 직선으로 표시된다면 이 과정 동안 시스템이 한 일은 약 몇 kJ 인가?

2018년 8월

> 40 냉동톤의 냉동부하를 가지는 제빙공장이 있다. 이 제빙공장 냉동기의 압축기 출구 엔탈피가 457kcal/kg, 증발기 출구 엔탈피가 369kcal/kg, 증발기 입구 엔탈피가 128kcal/kg일 때, 냉매 순환량(kg/h)은? (단, 1RT는 3320kcal/h이다.)

> 암모니아 냉동장치에서 고압측 게이지 압력이 14kg/cm2·g, 저압측 게이지 압력이 3kg/cm2·g이고, 피스톤 압출량이 100m3/h, 흡입증기의 비체적이 0.5m3/kg이라 할 때, 이 장치에서의 압축비와 냉매순환량(kg/h)은 각각 얼마인가? (단, 압축기의 체적효율은 0.7로 한다.)

2017년 5월

> 밀도가 1200kg/m3, 비열이 0.705kcal/kgㆍ℃인 염화칼슘 브라인을 사용하는 냉각기의 브라인 입구온도가 -10℃, 출구온도가 -4℃ 되도록 냉각기를 설계하고자 한다. 냉동부하가 36000kcal/h 라면 브라인의 유량은 얼마이어야 하는가?

냉동효과 ㎉/㎏
냉동능력 ㎉/h
냉동톤 1 RT==3320㎉/h

2018년 8월

> 피스톤 압출량이 48m3/h인 압축기를 사용하는 아래와 같은 냉동장치가 있다. 압축기 체적효율(nv)이 0.75이고, 배관에서의 열손실을 무시하는 경우, 이 냉동장치의 냉동능력(RT)? (단, 1RT는 3320kcal/h이다.)

정답: 2.71

해설 : 냉매순환량
          열교환량
          냉동능력

2018년 8월

> 에어컨을 이용하여 실내의 열을 외부로 방출하려 한다. 실외 35℃, 실내 20℃인 조건에서 실내로부터 3kW의 열을 방출하려 할 때 필요한 에어컨의 최소  동력은 약 몇 kW인가?

정답: 0.154

해설: 역카르노 냉동사이클에서 COP = $\frac{T_L}{T_H-T_H}=\frac{Q}{W}  에서 W=\frac{T_H-T_L}{T_L}Q = \frac{(35+273)-(20+273)}{(20+273)}\times3$=0.154kW

2018년 4월

> 암모니아 냉동장치에서 피스톤 압출량 120㎥/h의 압축기가 아래 선도와 같은 냉동사이클로 운전되고 있을 때 압축기의 소요동력(kW)은?

정답: 12.8

해설: W = $\frac{G Δh}{860}$=$\frac{V}{v}\frac{Δh}{860}$ = $\frac{120\times(453-395.85)}{0.624\times860}$ = 12.85kW
         참고 1kw = 860kcal

2016년 8월

> 시간당 2000kg의 30℃ 물을 -10℃ 의 얼음으로 만드는 능력을 가진 냉동장치가 있다. 조건이 아래와 같을 때, 이 냉동장치 압축기의 소요동력은? (단, 열손실은 무시한다.)

열량= 내부에너지+일

H=U+PV

2019년 8월

> 증기가 디퓨저를 통하여 0.1MPa, 150℃, 200m/s의 속도로 유입되어 출구에서 50m/s의 속도로 빠져나간다. 이 때 외부로 방열된 열량이 500J/kg일 때 출구 엔탈피(kJ/kg)는 얼마인가? (단, 입구의 0.1MPa, 150℃ 상태에서 엔탈피는 2776.4kJ/kg이다.)

2019년 3월

> 어느 내연기관에서 피스톤의 흡기과정으로 실린더 속에 0.2 kg의 기체가 들어 왔다. 이것을 압축할 때 15 kJ의 일이 필요하였고, 10 kJ의 열을 방출하였다고 한다면, 이 기체 1 kg당 내부에너지의 증가량은?

> 공기 1kg이 압력 50kPa, 부피 3m3인 상태에서 압력 900kPa, 부피 0.5m3인 상태로 변화할 때 내부 에너지가 160kJ 증가하였다. 이 때 엔탈피는 약 몇 kJ이 증가하였는가?

> 밀폐계가 가역정압 변화를 할 때 계가 받은 열량은?

    ❶ 계의 엔탈피 변화량과 같다.

2018년 8월

> 다음 중 이상적인 스로틀 과정에서 일정하게 유지되는 양은?

정답: 엔탈피

> 이상기체가 등온과정으로 체적이 감소할 때 엔탈피는 어떻게 되는가?

정답: 변하지 않는다.

> 어떤 기체 1kg이 압력 50kPa, 체적 2.0m3의 상태에 서 압력 1000kPa 체적 0.2m3의 상태로 변화하였다. 이 경우 내부에너지의 변화가 없다고 한다면, 엔탈피의 변화는 얼마나 되겠는가?

정답: 100

해설: H=U+PV
        ΔH= ΔU+ Δ(PV) = 0+(P2V2-P1V1) = 100kJ

> 압력 250kPa, 체적 0.35m3의 공기가 일정 압력 하에서 팽창하여, 체적이 0.5m3로 되었다. 이 때 내부에너지의 증가가 93.9kJ이었다면, 팽창에 필요한 열량은 약 몇 kJ인가?

정답: 131.4

해설: δQ =dU+PdV 
          Q= ΔU+P(V2-V1) = 93.9+250x(0.5-0.35) = 131.4kJ

2018년 4월

> 습증기 상태에서 엔탈피 h를 구하는 식은? (단, hf는 포화액의 엔탈피, hg는 포화증기의 엔탈피, x는 건도이다.)

정답: h= hf+x(hg-hf)

응축기는 열교환기이다.

냉각매체 종류: 수냉식 , 공냉식,  증발식

2019년 8월

> 전열면적 40㎡, 냉각수량 300L/min, 열통과율 3140 kJ/ ㎡ ㆍhㆍ℃인 수냉식 응축기를 사용하며, 응축부하가 439614 kJ/h일 때 냉각수 입구 온도가 23℃이라면 응축온도(℃)는 얼마인가? (단, 냉각수의 비열은 4.186 kJ/kgㆍK이다.)

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정답: 29.42

해설:

사용공식 :
1) Q = mC($T_{w2}-T_{w1}$)
      (439614/60) =300 x 4.186 x (Tw2-23)
       Tw2=28.83 ℃
 2) Q = K· A · ∆tm
    439614 = 3140 x 40 x ∆tm
    ∆tm = 3.5  ℃
 3) ∆tm = Tc - $\frac{T_{w2}+T_{w2}}{2}$ 
     3.5 =Tc- $\frac{23+28.83}{2}$
     Tc = 29.415 ≒ 29.42 ℃

2018년 3월

> 다음 조건을 이용하여 응축기 설계시 1RT(3320kcal/h)당 응축면적은? (단, 온도차는 산술평균온도차를 적용한다.)

방열계수 : 1.3
응축온도:35 °C
냉각수 입구온도:28 °C
냉각수 출구온도:32 °C
열통과율: 900kcal/ ㎡h °C

2017년 3월

> 냉각수 입구 온도가 15˚C이며 매분 40L로 순환되는 수냉식 응축기에서 시간당 18000kcal의 열이 제거되고 있을 때 냉각수 출구온도(˚C)는?

압축기-> 응축기 -> 팽차밸브 -> 증발기-> 압축기

압축기-> 응축기-> 드라이어 -> 팽창밸브 -> 증발기 -> 압축기

압축기-> 응축기 -> 수액기-> 열교환기(차게) -> 팽창밸브  -> 증발기-> 액분리기-> 압축기
                                                                                          | -> 열교환기(뜨겁게) -> 압축기                                                             

산업인력공단 발표

 출처 : https://www.q-net.or.kr/man004.do?id=man00402&gSite=Q&gId=

펠티에(Peltier)효과를 이용하는 냉동방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

    ① 펠티에 효과를 냉동에 이용한 것이 전자냉동 또는 열전기식 냉동법이다.

    ② 펠티에 효과를 냉동법으로 실용화에 어려운 점이 많았으나 반도체 기술이 발달하면서 실용화되었다.

    ③ 이 냉동방법을 이용한 것으로는 휴대용 냉장고, 가정용 특수냉장고, 물 냉각기, 핵 잠수함 내의 냉난방장치이다.

    ❹ 증기 압축식 냉동장치와 마찬가지로 압축기, 응축기, 증발기 등을 이용한 것이다.

열효율  열기관에서 열을 일로 바꾸는 데 효율
η= $\frac{Q_H-Q_L}{Q_H}$

성적계수 : 냉동기관에서 성능을 나타내는 값

공식

냉동기 $COP_R = \frac{T_L}{T_H-T_L}$
열펌프 $COP_{HP} = \frac{T_H}{T_H-T_L}$
$COP_{HP} = COP_R$ + 1

2020년 6월

> 다음 중 가장 큰 에너지는?

   ❶ 100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한 일

   ② 발열량 10000 kJ/kg의 연료를 100kg연소시켜 나오는 열량

   ③ 대기압 하에서 10℃의 물 10m3를 90℃로 가열하는데 필요한 열량( 단, 물의 비열은 4.2kJ/(kgㆍK)이다.)

   ④ 시속 100 km로 주행하는 총 질량 2000kg인 자동차의 운동에너지

2019년 4월

> 효율이 40%인 열기관에서 유효하게 발생되는 동력이 110kW 라면 주위로 방출되는 총 열량은 약 몇 kW 인가?

정답: 165
해설: 효율=$\frac{출력}{입력}=\frac{Q_1-Q_2}{Q_1}$
          0.4=$\frac{110}{Q_1}$
          $Q_1=\frac{110}{0.4}$=275kW
         $Q_1-Q_2$=110kW
         $Q_2$=$Q_1$-110=275-110=165kJ

> 축 동력 10kW, 냉매순환량 33kg/min인 냉동기에서 증발기 입구 엔탈피가 406kJ/kg, 증발기 출구 엔탈피가 615kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피가 632kJ/kg 이다. ㉠실제 성능계수와 ㉡이론 성능계수는 각각 얼마인가?

2019년 3월

> 시간당 380000 kg의 물을 공급하여 수증기를 생산하는 보일러가 있다. 이 보일러에 공급하는 물의 엔탈피는 830 kJ/kg이고, 생산되는 수증기의 엔탈피는 3230 kJ/kg이라고 할 때, 발열량이 32000 kJ/kg인 석탄을 시간당 34000 kg씩 보일러에 공급한다면 이 보일러의 효율은 약 몇 %인가?

2018년 4월

> 증기 압축 냉동 사이클로 운전하는 냉동기에서 압축기 입구, 응축기 입구, 증발기 입구의 엔탈피가 각각 387.2kJ/kg, 435.1kJ/kg, 241.8kJ/kg일 경우 성능계수는 약 얼마인가?

정답: 3.0

> Brayton 사이클에서 압축기 소요일은 175kJ/kg, 공급열은 627kJ/kg, 터빈 발생일은 406kJ/kg로 작동될 때 열효율은 약 얼마인가?

> 매시간 20kg의 연료를 소비하여 74kW의 동력을 생산하는 가솔린 기관의 열효율은 약몇 %인가? (단, 가솔린의 저위발열량은 43470kJ/kg이다.)

2017년 8월

> 어떤 냉장고의 소비전력이 2kW이고, 이 냉장고의 응축기에서 방열되는 열량이 5kW라면, 냉장고의 성적계수는 얼마인가? (단, 이론적인 증기압축 냉동사이클로 운전된다고 가정한다.)

> 증발온도 -30˚C, 응축온도 45˚C에서 작동되는 이상적인 냉동기의 성적계수는?

2017년 5월

> 출력 10000kW의 터빈 플랜트의 시간당 연료소비량이 5000 kg/h이다. 이 플랜트의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 연료의 발열량은 33440 kJ/kg이다.)

정답: 21.5

해설: 열효율 = $\frac{10000\times3600}{500\times33440}$

> 어느 증기터빈에 0.4kg/s로 증기가 공급되어 260kW의 출력을 낸다. 입구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 3000kJ/kg, 720m/s, 출구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 2500kJ/kg, 120m/s 이면, 이 터빈의 열손실은 약 몇 kW가 되는가?

2016년8월

> 카르노 열펌프와 카르노 냉동기가 있는데, 카르노 열펌프의 고열원 온도는 카르노 냉동기의 고열원 온도가 같고, 카르노 열펌프의 저열원 온도는 카르노 냉동기의 저열원 온도와 같다. 이때 카르로 열펌프의 성적계수($COP_{HP}$)와 카르노 냉동기의 성적계수($COP_R$)의 관계로 옳은 것은?

정답: $COP_{HP} = COP_R$ + 1

2016년 5월

> 냉동실에서의 흡수 열량이 5 냉동톤(RT)인 냉동기의 성능계수(COP)가 2, 냉동기를 구동하는 가솔린 엔진의 열효율이 20%, 가솔린의 발열량이 43000kJ/kg 일 경우, 냉동기 구동에 소요되는 가솔린의 소비율은 약 몇 kg/h인가? (단, 1 냉동톤(RT)은 약 3.86kW 이다.)

> 오토 사이클의 압축비가 6인 경우의 이론 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비 = 1.4 이다.)

2018년 3월

> 유량이 1800kg/h인 30℃ 물을 –10℃의 얼음으로 만드는 능력을 가진 냉동장치의 압축기 소요동력은 약 얼마인가? (단, 응축기의 냉각수 입구온도 30℃, 냉각수 출구온도 35℃, 냉각수 수량 50 m³ /h이고, 열손실은 무시하는 것으로 한다.)

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정답: 50.7kW

해석:

  1) 냉동부하, 증발기 열량 : 

     Q1 = 유량x물비열x온도차 = 1800x1x(30-0) = 54000kcal/h
              물의 비열= 1kcal/kg °C
     Q2 = 유량x응고잠열 = 1800x79.68 = 143424 kcal/h
              물의 응고잠열= 79.68kcal/kg
     Q3 = 유량x얼음비열x온도차 = 1800x0.5x(0-(-10)) = 9000 kcal/h
               얼음의 비열=0.5kcal/kg °C 
      전체열량 = Q1+Q2+Q3 = 206424 kcal/h

  2) 응축기 응축 열량 = (50x1000)x1x(35-30) = 250000 kcal/h
      1 m³ = 1000kg
    

  3) 압축기 소요동력 = 응축기 응축열량 - 증발기 열량 = (250000-206424)/860 = 50.7kW
      1kW = 860kcal/h     

2016년 10월 실기

> 다음 조건과 같은 제빙공장에서의 제빙부하(kW)와 냉동부하(RT)를 구하시오.

2016년 5월

> 15℃의 순수한 물로 0℃의 얼음을 매시간 50kg 만드는데 냉동기의 냉동능력은 약 몇 냉동톤인가? (단, 1 냉동톤은 3320kcal/h이며, 물의 응축잠열은 80kcal/kg이고, 비열은 1kcal/kgㆍ℃이다.)

성적계수 : 성능을 나타내는 값

공식

냉동기 $COP_R = \frac{T_L}{T_H-T_L}$
열펌프 $COP_{HP} = \frac{T_H}{T_H-T_L}$
$COP_{HP} = COP_R$ + 1

2018년 4월

> 증기 압축 냉동 사이클로 운전하는 냉동기에서 압축기 입구, 응축기 입구, 증발기 입구의 엔탈피가 각각 387.2kJ/kg, 435.1kJ/kg, 241.8kJ/kg일 경우 성능계수는 약 얼마인가?

정답: 3.0

해설: COP = $\frac{q_e}{w}$=$\frac{387.2-241.8}{435.1-387.2}$=3.0

2017년 8월

> 어떤 냉장고의 소비전력이 2kW이고, 이 냉장고의 응축기에서 방열되는 열량이 5kW라면, 냉장고의 성적계수는 얼마인가? (단, 이론적인 증기압축 냉동사이클로 운전된다고 가정한다.)

정답: 1.5
해설: COP = $\frac{Q_e}{W} =\frac{Q_c-W}{W} = \frac{5-2}{2}$ 

> 증발온도 -30˚C, 응축온도 45˚C에서 작동되는 이상적인 냉동기의 성적계수는?

정답: 3.2
해설: COP = $ \frac{T_L}{T_H - T_L} = \frac{-30+273}{(45+273)-(-30+273)}$

2016년8월

> 카르노 열펌프와 카르노 냉동기가 있는데, 카르노 열펌프의 고열원 온도는 카르노 냉동기의 고열원 온도가 같고, 카르노 열펌프의 저열원 온도는 카르노 냉동기의 저열원 온도와 같다. 이때 카르로 열펌프의 성적계수($COP_{HP}$)와 카르노 냉동기의 성적계수($COP_R$)의 관계로 옳은 것은?

정답: $COP_{HP} = COP_R$ + 1