[공조냉동기계] 냉동 기초 : 냉동기 사이클, 냉동의 4대 구성요소 및 기초 몰리에르선도

공조냉동이란 무엇인가? 그것은 냉동기 및 공기조화 설비를 가리키는 말입니다. (냉동은 물체나 기체 등에서 열을 빼앗아 주위보다 낮은 온도로 만드는 일) 가정에서도 꼭 필요한 에어컨이 그 예시가 될 수 있습니다. 가정뿐만 아니라 산업체에서도 꼭 필요한 설비이기 때문에 계속해서 수요가 증가하고 있습니다. 그로 인해서 자격증은 필수인데 공조냉동 자격증을 취득하려면 처음에 시작해야 하는 것이 냉동기의 기초 원리입니다. 그중에서도 맨 처음 알아야 할 냉동기의 구성도 및 냉동의 4대 구성요소인 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기에 대해서 알아보겠습니다.

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[공조냉동기계] 냉동 기초 : 냉동기 사이클, 냉동의 4대 구성요소

1. 냉동기 4대 구성요소 

     압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기

냉동기 순환 사이클

2. 장치 역할

1. 압축기 : 냉매를 압축시켜서 고온고압의 기체를 만들어서 냉매액이 쉽게 응축 액화할 수 있도록 하고 냉매를 순환시키고 회수하면서 냉동기의 운전에 있어서 펌프 같은 역할을 하는 장치입니다.
2. 응축기 : 고온고압의 냉매의 기체를 응축 액화시키는 장치입니다. 에어컨으로 비유하면 실외기 사용합니다.
3. 팽창밸브 : 응축된 냉매를 팽창시켜서 냉매의 온도를 떨어뜨리고 무화시켜서 냉매의 증발을 돕는 장치입니다.
4. 증발기 : 팽창밸브의 무화 증기를 증발시켜서 냉동 효과를 발현하는 장치이며 에어컨으로 비유하자면 실내기입니다.

무화의 뜻은 액체를 아주 작은 크기로 만드는 작용입니다. 예를 들어서 분무기의 입구를 좋아서 미스트로 만드는 것도 같은 원리입니다.

3. 사이클 순환 설명

1. 압축기에서 응축기로 가는 배관 : 압축기에서 나온 고온고압의 냉매 기체가 응축기로 들어가는 구간
2. 응축기에서 팽창밸브로 가는 배관 : 응축기에서 나온 고온고압의 냉매액이 팽창밸브로 들어가는 구간
3. 팽창밸브에서 증발기로 가는 배관 : 팽창밸브에서 나온 저온저압의 냉매액이 증발기로 들어가는 구간
4. 증발기에서 압축기로 가는 배관 : 증발기에서 나온 저온저압의 냉매 기체가 압축기로 들어가는 구간

 냉동기의 원리는 냉매를 이용해 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 이용해 액체를 냉각시키고 냉각시킨 액체를 다시 기화시켜 거기서 온도를 뺏았아서 온도를 낮춰 그 온도를 이용해 냉각시키는 것입니다. 그렇게 다시 따뜻해진 액체는 다시 압축기로 들어가 같은 원리로 온도를 낮추고 증발치 켜서 순환시키는 것입니다.

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기초 몰리에르 선도

1. 몰리에르 선도 구성

 공조냉동의 가장 기본이 되는 선도입니다. X선은 엔탈피, Y선은 압력으로 나타냅니다. 몰리에르 선도를 P-h 선도라고도 부릅니다. 몰리에르 선도의 기본 구성은 임계점, 포화액선, 포화 증기선, 과냉각 구역, 습증 기구 역, 과열 구역 이 있습니다.

2. 구성 설명

1. 임계점 : 냉매가 더 이상 증발할 수 없는 상태가 임계점 혹은 임계 상태라고 부릅니다. 
2. 포화액선 : 냉매가 증발 직전의 상태로 포화 온도와 압력이 일치하는 구간입니다.
3. 포화 증기선 : 냉매가 기체로 변한 상태로 포화액이 증발합니다. 
4. 과냉각액 구역 : 임계점을 중심으로 왼쪽 구역이며 등압 과정을 거쳐서 포화 온도 이하로 냉각된 액체 상태입니다. (과하게 냉각이 되는 구간입니다.)
5. 과열증기 구역 : 임계점을 중심으로 오른쪽 구역이며 포화 증기가 과하게 가열되어서 포화 증기보다 온도가 높은 상태입니다. (과하게 증발되는 구간입니다.)
6. 습증 기구 역 : 과냉각, 과열 구역 중간 구역이며 액체와 기체가 섞여서 존재하는 구역입니다.

• 포화 온도 : 액체를 가열하면 온도는 차차 상승하고 액체의 종류와 액체에 가해지는 압력에 의해 결정되는 어떤 온도에 달하면, 증기를 발생시키고 비등이 시작되는데 그때의 온도를 말합니다.
• 포화액 : 열을 가할 때 온도는 상승하지 않고 증발하는 액체로, 동일 압력 하에서 포화 온도에 도달한 액체(100도씨)입니다.
• 포화 증기 : 닫힌 용기 안에 놓인 액체나 고체 상태의 물질이 평형상태에 도달하면 액체나 고체의 표면에서 더 이상 기화가 일어나지 않습니다. 이때 액체나 고체와 평형상태를 이루고 있는 기체를 포화 증기라고 합니다.

 

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이렇게 공조냉동기계 자격증을 취득하기 위한 첫 장입니다. 냉동기의 기초이며 개념이라고입니다. 기초를 이해하시고 공부를 시작한다면 다른 부분도 이해하기 쉬울 거라고 배웠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

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