공조냉동기계산업기사 냉동부하 계산 — 부하 구성·응축부하·전열면적

냉동냉장 창고의 부하를 산출할 때는 벽면을 통해 들어오는 침입열, 제품을 냉각하는 데 드는 열, 사람 몸에서 나오는 인체 발생열, 조명과 기계에서 나오는 열을 더한다. 공기 중 수분이 증발할 때 빼앗기는 잠열은 공간 제습 부하로 따로 다루는 항목이므로 주된 침입 열원으로 넣지 않는다.

동결부하는 식품이 온도를 낮추는 초기냉각 열량, 얼음으로 바뀔 때의 동결잠열, 동결 뒤 더 차가워지는 과냉각 열량으로 이루어진다. 장치가 안정된 뒤 도달하는 열량은 동결부하에 넣지 않는다. 물 1kg을 식히고 얼리는 데 필요한 물성치는 비열과 응고잠열이며, 비체적은 계산에 쓰이지 않는다.

응축부하는 증발기에서 빼앗은 열에 압축기가 한 일을 더한 값이다. 냉매의 엔탈피 차이로 구하거나 냉각수가 받아 가는 열량으로 구할 수도 있다. 냉동효과는 증발기 흡열량을 뜻하므로, 그것만으로 응축부하를 세우는 식은 성립하지 않는다.

소요동력은 제거할 열량을 성적계수로 나누어 구한다. 이론 성적계수는 저온부 절대온도를 고온부와 저온부의 온도차로 나눈 값이다. 냉동실 −10℃와 방열 15℃를 절대온도로 바꾸면 263K와 288K이고 성적계수는 약 10.5가 된다. 100,000kcal/h를 이 값으로 나누면 약 9,505kcal/h이고, 1마력을 632kcal/h로 보아 나누면 약 15마력이 된다.

전열면적은 열량을 열통과율과 온도차의 곱으로 나누어 구한다. 응축기에서는 냉매측 열전달율과 냉각수측 열전달율, 오염계수의 역수를 직렬로 더해 전체 열통과율을 먼저 구한다. 평균온도차는 문제에서 산술평균으로 계산하라고 했는지 대수평균으로 구하라고 했는지에 따라 달라진다.

대수평균 온도차는 입구 온도차와 출구 온도차의 차를 두 온도차 비의 자연로그로 나눈 값이다. 응축온도 30℃, 냉각수 25℃ 입구와 28℃ 출구라면 입구 온도차는 5℃, 출구 온도차는 2℃이고 대수평균 온도차는 약 3.27℃가 된다.

응축기 냉각수량은 방열량을 냉각수의 온도차와 비열로 나누어 구한다. 공기조화용으로 방열량을 20% 더하라는 조건이 붙으면 1RT를 3,320kcal/h로 보고 1.2를 곱해 3,984kcal/h를 만들고, 온도차 10℃로 나누어 시간당 398.4L를 얻은 뒤 분당으로 바꾸면 약 6.64L/min이 된다.