공조냉동기계산업기사 냉장부하 계산 — 열량·냉동톤·냉매순환량

수냉각 장치의 부하는 질량, 비열, 온도차를 곱해 구한다. 5ton의 물을 30℃에서 2℃까지 3시간에 식히면 5,000kg에 온도차 28℃를 곱해 140,000kcal가 되고, 이것을 3시간으로 나누면 시간당 약 46,667kcal가 된다. 1RT를 3,320kcal/h로 환산하면 약 14RT가 된다.

유량이 분당으로 주어지면 시간당 질량으로 바꾸어야 한다. 물 100L/min는 시간당 6,000kg이므로 15℃에서 9℃까지 식히는 부하는 36,000kcal/h가 된다. 이 부하를 냉동효과 40kcal/kg으로 나누면 필요한 냉매 순환량은 900kg/h가 된다.

열량을 킬로줄로 주는 문제에서는 비열도 킬로줄 단위로 맞춘다. 물 100L/min를 15℃에서 10℃까지 식히고 비열을 4.18kJ/kg·K로 보면 부하는 분당 2,090kJ이 된다. 냉동효과가 125kJ/kg이면 분당 16.72kg이 필요하고, 시간당으로 바꾸면 약 1,000kg이 된다.

브라인처럼 물이 아닌 용액은 비중과 비열을 함께 곱한다. 염화칼슘 용액 350L/min를 −5℃에서 −10℃까지 식히는 경우, 분당 유량을 60으로 곱해 시간당으로 바꾸고 비중 1.2와 비열 0.6kcal/kg·℃, 온도차 5℃를 차례로 곱하면 75,600kcal/h가 된다.

냉동톤을 소요동력으로 바꿀 때는 먼저 시간당 열량을 냉동톤으로 환산한 뒤 냉동톤당 소요동력을 곱하고, 마력을 킬로와트로 환산한다. 1RT를 3,024kcal/h로 주는 문제도 있으므로 조건에 적힌 환산값을 그대로 써야 한다.

응축기에서 제거할 열량은 냉동능력에 압축기 동력을 더한다. 냉동능력 3RT는 약 9,000kcal/h이고 압축기 동력 3.7kW는 860을 곱해 약 3,182kcal/h로 바꿀 수 있으므로, 응축기 제거열량은 약 12,182kcal/h가 된다.

응축기의 전열면적은 냉각수가 받아 가는 열량을 먼저 구한 뒤 열통과율과 평균온도차로 나눈다. 냉각수 450L/min는 시간당 27,000kg이고 온도차가 5℃이므로 열량은 135,000kcal/h가 된다. 열통과율 750kcal/m²h℃와 평균온도차 5℃로 나누면 전열면적은 36m²가 된다.

증발기의 전열면적도 같은 꼴이다. 냉각능력 4,500kcal/h를 열통과율 700kcal/m²h℃와 온도차 6℃의 곱으로 나누면 1.07m²가 된다. 응축기에서 평균온도차를 대수평균으로 구할 때는 응축온도 50℃, 냉각수 25℃ 입구와 35℃ 출구라면 입구 온도차 25℃와 출구 온도차 15℃를 로그식에 넣어 약 19.6℃를 얻는다.