개념 한 쪽
공조냉동기계기능사 기초 열역학 — 플래시 가스와 클리어런스
냉동 사이클의 성능은 압력과 온도, 건도, 잔류 가스의 양에 따라 달라진다. 플래시 가스가 생길 때와 탑 클리어런스가 클 때 각각 어떤 값이 오르고 내리는지가 기초 열역학의 핵심이다.
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뜻
플래시 가스는 팽창 과정에서 냉매가 비등하며 생긴다. 증발기 입구의 건도가 커져 단위 질량당 냉동능력이 줄고, 압축기가 흡입해야 하는 부피는 늘어 소요동력이 증대되며 토출 온도도 상승한다. 다만 압축비는 증발온도와 응축온도로 정해지는 운전 조건이므로, 플래시 가스 때문에 압축비가 낮아진다고 보는 것은 틀린 방향이다.
탑 클리어런스는 피스톤이 상사점에 있을 때 남는 틈이다. 이 틈이 크면 압축 후 남은 가스가 다시 팽창하면서 체적효율과 냉동능력을 떨어뜨리고, 토출가스 온도는 오히려 올라간다. 클리어런스가 커지는데 토출 온도가 내려간다는 서술은 물리적 방향과 반대다.
불응축 가스의 영향도 같은 열역학적 틀에서 읽는다. 응축기 안에서 액화되지 않는 가스가 분압을 차지하면 응축압력이 상승하고, 압축비와 소요동력이 커지며 토출가스 온도도 따라 오른다. 압력 상승이 일의 증가로 이어지는 고리를 잡아 두면 선지의 방향이 쉽게 판별된다.
능력의 단위도 열역학적 관계와 붙어 있다. 원심식 압축기의 냉동능력은 정격출력 1.2kW를 1톤으로 환산하는 법정 기준으로 계산한다. 수치가 붙은 문항에서는 환산 기준 자체를 먼저 확인한다.
예제
선지 판단은 플래시 가스가 냉동능력을 줄이고 소요동력을 늘린다고 보는지, 플래시 가스로 압축비가 낮아진다는 서술을 틀린 것으로 잡는지, 탑 클리어런스가 클 때 체적효율과 냉동능력이 감소한다고 읽는지, 클리어런스 증가와 토출 온도 상승을 연결하는지, 원심식 압축기의 1.2kW 기준을 아는지에서 갈린다.
자주 묻는 물음
- 플래시 가스가 생기면 냉동능력은 어떻게 되나요?
- 단위 질량당 냉동능력이 줄어 전체 냉동능력이 감소합니다. 압축기의 흡입 부피는 늘어 소요동력이 커집니다.
- 탑 클리어런스가 클 때 나타나는 현상은 무엇인가요?
- 잔류 가스의 재팽창으로 체적효율과 냉동능력이 감소하고 토출가스 온도는 상승합니다.
- 플래시 가스 때문에 압축비가 낮아질 수 있나요?
- 그렇게 보지 않습니다. 압축비는 증발온도와 응축온도에 의해 정해지며, 플래시 가스로 저하되는 값이 아닙니다.
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