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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

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.)

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?

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.)