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컴프레서 기반 냉동의 기초

철도 산업 및 Boyd 솔루션

마지막 업데이트 1월 23일, 2025일 | Jul 15, 2019에 게시

컴프레서 기반 냉각 시스템의 작동 방식을 이해하려면 다음과 같은 세 가지 물리적 현상을 염두에 두어야 합니다.

기본 물리적 원리

기체가 압축되면 온도가 상승합니다. 반대로, 팽창하면 온도가 감소합니다. 이는 열역학 제1법칙의 결과 중 하나입니다.

순수한 액체의 온도는 끓거나 응축될 때 일정하게 유지됩니다. 끓는 물의 온도를 측정하는 경우, 액체 상태로 물이 존재하는 한 온도는 212°F 또는 100°C로 일정하게 유지됩니다. 기체가 응축되면 모든 기체가 액체로 변할 때까지 시스템 온도가 일정하게 유지됩니다.

Figure 1: Compressor-Based-Refrigeration-System-Diagram

유체가 상 변화를 하기 위해서는 상당한 양의 에너지가 필요합니다. 주어진 양의 물을 완전히 끓이려면, 같은 양의 물을 0°C(32°F)에서 99°C(211°F)까지 올리는 것보다 더 많은 에너지가 필요합니다. 이는 상당한 양의 에너지가 저장된 다음 상 변화 동안에 한해 방출됨을 의미합니다.

냉동 사이클

냉동 사이클은 연속적인 공정입니다. 냉매는 컴프레서에서 콘덴서로, 계량 장치를 통해 증발기로 이동한 다음, 그 사이클이 반복됩니다(그림 1 참조).

컴프레서는 증발기로부터 저압 기체를 받은 후, 그 이름이 나타내는 것처럼 압축을 통해 고압 기체로 변환합니다. 기체는 압축됨에 따라 온도가 상승합니다.

그 후, 고온 냉매 가스는 콘덴서로 흐릅니다. 콘덴서는 냉매를 냉각시키기 위해 더 차가운 유체, 일반적으로는 주변 공기를 사용하는 열 교환기입니다. 이 열 교환기를 거쳐 냉매가 흐르면 뜨거운 액체로 응축됩니다. 액체 냉매는 콘덴서를 빠져나와 시스템의 계량 장치로 흐릅니다.

계량 장치는 팽창 밸브 또는 모세관일 수 있으며 압력 강하를 생성하는 데 사용됩니다. 앞서 언급한 바와 같이, 액체의 온도 및 끓는점은 압력이 감소함에 따라 감소합니다. 일부 냉매 액체는 기화되고 액체-가스 혼합물의 온도가 떨어집니다. 그런 다음, 차가운 냉매가 증발기로 흐릅니다.

증발기는 열원과 냉매 사이에서 열이 이동하게 하는 또 다른 열 교환기입니다. 냉각기에서 열원은 장비로 유입되는 냉각 유체입니다. 냉매는 저온 가스-액체 혼합물로서 증발기로 유입됩니다. 설계상 열원의 온도는 항상 냉매의 끓는점 보다 높습니다. 증발기에서 냉매는 열원으로부터 열을 흡수함에 따라 증발합니다. 냉매 온도는 증발하면서 일정하게 유지됩니다. 그런 다음, 냉매는 기체로서 증발기를 빠져나와 컴프레서로 들어가고 사이클이 다시 시작됩니다.

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