(Air Conditioning)

(1)

공기조화

(Air Conditioning)

강의 6: 증기압축 냉동사이클

(2)

학습내용

2

 카르노 냉동사이클

 냉동시스템 성능

 표준증기압축 냉동사이클

(3)

카르노 냉동사이클

3

 각각 2개의 등온과정, 2개의 단열과정이 있음.

 모두 가역과정인 이상적인 사이클임.

(4)

카르노 냉동사이클

4

 냉동사이클의 효율을 연구하는데 있어서 기준이 되는 이상적인 가역사이클임.

 따라서, 실제 사이클을 설계하기 위한 비교의 척도로서 사용될 수 있음.

 하지만, 터빈팽창에 의한 출력이 매우 낮으며, 고가임.

 실제 압축기는 냉매 혼합물 (가스-액체)을 압축시킬 수 없음.

 압축기 입구는 증기 상태이어야 하며, 이를 위해 이상증기압축사이클을 이용함.

(5)

냉동시스템의 성능

 냉동기 성능계수 (Coefficient of Performance)

L H

L Carnot L

c

L H

L L

L

H H

Carnot L c

T T

T W

COP Q

Q Q

W

S S

T S

S T

Q

S S

T Q

W COP Q

 



















 



,

4 3

1 2

4 3

,

) (

공급일

증발열

냉동효과

(6)

냉동시스템의 성능

6

 운전조건의 범위에 의하여 카르노냉동사이클의 최소 응축온도 및 최대 증발온도의 한계성이 발생함.

 즉, 응축부의 온도는 대기 온도보다 높아야 하고,

증발부의 온도는 냉동(냉장)부의 온도보다 낮아야 함.

 냉동기 효율

Carnot c

c

COP

,

 

(7)

카르노냉동사이클 실제 적용 시

 2 → 3 과정:

2 (압축기입구)에서의 건도가 중요

 4 → 1 과정:

이상적으로는 단열터빈 (등엔트로피 과정), 을 사용할 수 있으나,

실제로는 교축장치 (등엔탈피 과정)를 이용함

T_H T_L

s

(8)

T_H

T_L

카르노냉동사이클 특성

8

(9)

이상증기압축사이클

포화 액체

팽창 밸브

액체+증기 포화

응축기

증발기 포화 증기

압축기 과열 증기

(10)

이상증기압축사이클 (T-s 선도)

10

Q_H

Q_L

W_in (압축일)

1→2 : 등엔트로피 압축 2 →3: 등압

3 →4: 등엔탈피 팽창 4 →1: 등온

(11)

이상증기압축사이클 (P-h 선도)

Q_H

Q_L

W_in (압축일)

1→2 : 등엔트로피 압축 2 →3: 등압

3 →4: 등엔탈피 팽창 4 →1: 등온

(12)

이상증기압축사이클의 성능계수

12

1 2

4 1

12 41

4 1

41 41

3 2

23 23

1 2

12 12

h h

W COP Q

h h

m q Q m

Q

h h

m q Q m

Q

h h

m w W m

W

c L H in



 













