공조냉동기계산업기사 압축기 — 구조별 특징·체적효율·토출량 계산

터보 압축기는 속도에너지를 압력으로 바꾸는 방식이다. 임펠러가 유체에 속도에너지를 주고, 이어지는 디퓨져가 유속을 줄여 그 에너지를 정압으로 바꾼다. 임펠러 자체나 베인, 증속기어를 압력 변환의 주체로 보면 틀린다.

스크류 압축기는 로터 조합이 정해져 있다. 수로터 4개와 암로터 6개를 맞물리는 4:6 조합을 쓰므로 4:4 조합이라고 하면 틀린다. 슬라이드밸브로 용량을 무단계로 조절하고, 밸브가 없어 연속 운전에 적합하다. 고온용과 저온용 설계가 달라 같은 설계로 모든 온도에 대응할 수는 없다. 정지할 때 회전자가 관성으로 역회전하면 고압 가스가 역류해 손상될 수 있으므로 흡입측과 토출측에 역류방지밸브를 둔다.

왕복동 압축기의 피스톤 배제 체적은 단면적과 행정, 회전수, 기통수를 곱해 구한다. 직경 100mm, 행정 800mm, 회전수 200rpm, 기통수 4를 넣으면 약 301.6m³/h가 된다. 직경과 행정을 m로 바꾸고, 분당 회전수를 시간당으로 환산하는 것이 계산의 핵심이다.

냉동능력은 피스톤 토출량을 정수로 나누어 구하기도 한다. 직경 110mm, 행정 80mm, 회전수 900rpm, 기통수 8인 경우 토출량은 약 328.5m³/h이고, 이를 정수 8.4로 나누면 39.1RT가 된다.

체적효율은 압축비가 커지면 떨어진다. 압축비가 커지면 배기 온도가 오르고 잔류 가스의 팽창이 커져 흡입량이 줄어들기 때문이다. 반대로 틈새가 작아지거나 실린더 체적이 커지거나 회전수가 낮아지면 누설이 줄고 팽창할 시간이 확보되어 체적효율이 높아진다.

압축기가 토출한 고온 고압의 냉매 가스는 응축기로 들어가 열을 내보내며 액체로 바뀐다. 응축 과정은 등압 냉각에 가까우므로 압력이 더 올라가지는 않는다.

밀폐형 압축기는 전동기와 압축기가 한 용기 안에 밀봉되어 있다. 소형 경량이고 누설을 막기 쉬우며 냉매 냉각으로 과부하 내구성이 좋지만, 내부에 모터가 고정되어 외부에서 회전수를 조절하기 어렵다. 반밀폐형은 한 하우징에 들어 있으나 볼트 조립식이어서 분해와 수리가 가능하다. 개방형은 벨트 구동과 직결식이 모두 있다.