공조냉동기계기사 브라인 냉매와 다단 압축에 대해 (공부 기록)

브라인냉매 (2차냉매, 간접냉매, 현열교환)

 브라인 냉매란 2차냉매, 간접냉매, 현열 교환하는 냉매라고 보면 됨

 냉동 사이클을 직접 순환하지 않고, 액체로써 현열을 운반함.

 

 (1) 종류 

  1) 무기질 브라인 : 부식성이 높다

   → 염화나트륨(식품 냉동용, 가격이 낮음) > 염화마그네슘 > 염화칼슘 (제빙용, 공업용, 저온용, 떫은 맛)

  2) 유기질 부라인 : 부식성이 낮다

   → 에틸렌 글리콜 > 프로필렌글리콜 (냉동식품)  > 에틸알콜 (식품의 초저온)> 메틸알콜 (초저온)

 

 (2) 브라인의 구비조건

  1) 비열이 커야함 : 현열 교환을 해야하기 때문에 상변화를 하지 않고 열용량이 커야하기 때문

  2) 순환 효율이 좋을 수록 에너지가 덜 들어 간다.

   → 점도가 낮아야 함 

  3) 공정점이 (Eutetic temperature) 낮을 수록 좋다. (얼면 안되기 때문)

  4) 열전달률이 높을 수록 좋다

  5) 부식이 안되고 화학적으로 안정적이어야 함. (보통 약 염기 임)

  6) 염화칼슘 브라인 1L : 증크롬산 1.6g 용해, 가성소다 27g / 중크롬산 100g 

  7) 염화나트륨 브라인 1L : 중크롬산 3.2g 용해, 가성소다 27g/ 중크롬산 100g

  

 (3) 동결 방지

  1) 부동액 추가, 

  2) 온도 제어 (Temperature controller)라는게 있다고 함.

  3) 단수릴레이 설치 (단수나 감수 시에 냉동장치 멈추게 하는 장치)

  4) EPR (증발기 단에 압력과 온도를 읽어서 제어하는 장치)

  5) 브라인 펌프와 압축기를 interlock한다. (하나 움직이면 하나 안 움직이게)

 

 → 전체적으로 증발기를 통과하는 냉매의 온도가 너무 내려갔을 때, 브라인 냉매의 공정점 (Eutetic temperature)보다 더 내려가면 그 때, 브라인 냉매가 동결될 수 있으니 그걸 막는 방향으로 가는 것임

 

 (4) 냉매의 누설 검사

  1) 암모니아 - 누출시 악취가 남 / 붉은 리트머스 종이가 푸른색이 됨 (염기성) / 페놀프탈레인 용액이 붉은색이 됨

  2) 만액식 증발기 (수냉식 응축기) - 레슬러 시약으로 누설 검사함. (소량은 황색, 다량은 자색)

  3) 프레온 - 비눗물 검사 혹은 헬라이드 토치 (정상이면 청색, 소량 누설 시 녹색, 다량 누설 시 적색)

2단압축

 - 이게 더 큰 저온이 얻고 싶을 때, 압축기를 두 번 사용하는 경우가 있음

 - 근데, 이게 한 압축기에서 압축비를 엄청 크게 가져가면 토출가스의 온도 증가로 압축기에 안 좋은 영향을 끼침

  → 압축기를 두 번 쓴다.

 - 보통 압축비가 6이상이면 2단 압축, 10 이상이면 3단 압축을 함.

 

 1. 2단 압축 1단팽창

  (1) 정의 : 압축기는 2개 쓰고, 주 팽창밸브 하나로 사이클이 돌아감 (보조 팽창밸브가 있긴함) 

  (2) 특징 : 중간냉각기에서 저단 압축된 냉매가 응축기를 빠져 나온 냉매와 섞여서 그게 고단 압축기로 들어감

  (3) 중간 압축기에서 에너지 보존 식으로 보통 질량유량 등을 구하는 문제가 많이 나옴.

  (4) 중간냉각기 압력 P_m = sqrt (Pe * Pc), 기하 평균이라는 것 기억

 

 2. 2단 압축 2단 팽창

  (1) 정의 : 압축기를 2개 쓰는데, 1차 2차 팽창밸브를 사용하는 것임

  (2) 특징 : diagram보면 1차 팽창 끝나고, 살짝 응축을 더 하고 2차 팽창을 한 번 더함.

    → 플래시 가스를 많이 제거할 수 있는 장점이 있음.

 

 3. 2원 냉동 사이클

  (1) 정의 : 냉동 사이클을 2개 돌리는 건데, 이 때, 한 개 냉동 사이클의 증발기가, 다른 하나 냉동 사이클의 응축기에 가 있음

    → -70℃ 이하 초 극저온 얻을 때 사용함. 이 때, 이 둘을 열교환 시키는 장치를 캐스케이드 콘덴서라고 함.

  (2) 특징 : diagram 보면 냉동사이클 2개가 겹쳐있는 것을 볼 수 있음.

                 극 저온이라 갑자기 냉동 사이클이 멈추면 다 기화되면 배관 망가질 수 있어서 '팽창 탱크'라는 것을 만듦.

                 (팽창탱크에서 급증하는 압력을 흡수해줌) 

                 캐스케이드 콘덴서에서 에너지 보존으로 문제 많이 나옴          

  (3) 냉매

   고단 냉매로는 R12, R22를 주로 쓰고 

   저단 냉매로는 R-13, R-14, 에틸알콜, 에탄, 프로판, 메탄 등 (단, R22를 쓰기도 함)