[공조냉동기계기술사 제140회 3교시 6번]

3교시 6번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

연속적인 유회수 장치를 가진 냉매액 강제순환식 냉동장치에서 다음 사항을 설명하시오.

  1. 장치의 개요

  2. 장치도를 P-h 선도 상에 표시
    (단, 장치도상의 냉매 상태점을 선도에 표시할 것)

  3. 증발기 출구의 냉매 건도(x)를 구하는 계산식

  4. 압축기의 소요동력을 구하는 계산식

공조냉동기계기술사 3교시 6번 그림 1

<유회수 장치를 설치한 냉매액 강제순환식 냉동장치>

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답안 구조

  1. 장치의 개요
  2. 장치도 및 P-h 선도 표시
  3. 증발기 출구 냉매 건도 계산식
  4. 압축기 소요동력 계산식

용어 정의

순환비 (Circulation Ratio)
액펌프로 순환되는 전체 냉매량과 증발기에서 실제 증발하는 냉매량의 비율을 의미함.
냉매액 강제순환 방식
저압수액기의 액냉매를 액펌프를 이용해 증발기에 과잉 공급하여 관내 전열효과를 높이는 방식.
유회수 장치 (Oil Recovery System)
저온부에 체류하는 윤활유를 오일탱크로 배출 후 히터로 가열하여 냉매는 증발시키고 오일만 압축기로 회수하는 장치.

핵심 내용

1)

  • 저압수액기와 액펌프를 이용한 냉매액 강제순환 구조
  • 증발기에 과잉 액냉매 공급으로 관내 전열계수 향상
  • 오일탱크와 히터를 통한 연속적 유회수 시스템 적용
  • 저온부 윤활유 체류 방지 및 압축기 윤활 신뢰성 확보

2)

  • 점 1: 저압수액기 상부 저압 건포화증기(압축기 흡입)
  • 점 2: 고압 과열증기, 점 3: 고압 포화액(수액기 출구)
  • 점 4, 8: 저압 습증기(팽창 후, 증발기 출구)
  • 점 5, 5′: 저압 포화액(오일탱크행, 액펌프 흡입)
  • 점 6, 7: 액펌프 가압 후 과냉 액, 조정밸브 통과 후 증발기 입구
  • 점 9: 오일탱크 가열로 증발한 저압 과열증기(수액기 복귀)

3)

  • 증발기 출구 습증기 상태의 건도 산출
  • 순환비의 역수 및 엔탈피 차이를 활용한 건도 도출

공식: x=GeGp=1nx = \frac{G_e}{G_p} = \frac{1}{n}, x8=h8−h5′h1−h5′x_8 = \frac{h_8 - h_{5'}}{h_1 - h_{5'}}

풀이 순서: 액펌프 순환량 G_p와 증발량 G_e(냉동능력/잠열) 산정 → 순환비 n의 역수로 출구 건도 산정 → 또는 저압 포화액·포화증기 엔탈피로 건도 계산(펌프 일 무시)

4)

  • 엔탈피 차이와 압축기 흡입 유량을 이용한 압축 일량 계산
  • 압축효율 및 기계효율을 반영한 실제 축동력 산출

공식: Lth=Gc(h2−h1)L_{th} = G_c (h_2 - h_1), P=Gc(h2−h1)ηcηmP = \frac{G_c (h_2 - h_1)}{\eta_c \eta_m}

풀이 순서: 전체 냉동부하 및 저압수액기 열정산을 통해 압축기 흡입 냉매 순환량 결정 → 압축기 흡입점 및 토출점의 엔탈피 확인 → 이론 압축 동력 산출 후, 압축효율 및 기계효율을 적용하여 최종 축동력 계산

AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.

출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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