흡수식 냉동기

흡수식 냉동기란

흡수식 냉동기는 열로 구동되어 증발열로 냉수를 만드는 냉동기다.

압축기 대신 흡수기와 재생기 한 쌍이 냉매를 순환시킨다.

전기 대신 증기, 온수, 폐열을 열원으로 써서 전력 부담을 줄인다.

구성 요소와 흐름

구성은 증발기, 흡수기, 발생기, 응축기 네 개의 주요 용기다.

증발기와 흡수기는 저압부, 발생기와 응축기는 고압부다.

발생기에만 열원을 넣고, 냉각수는 흡수기와 응축기를 식힌다.

냉매는 증발, 흡수, 가열 분리, 응축을 거쳐 다시 증발기로 돌아온다.

진공과 증발

물은 대기압에서는 100℃에서 끓지만 압력을 낮추면 더 낮은 온도에서 끓는다.

흡수식 냉동기는 내부를 진공으로 낮춰 물을 약 5℃에서 증발시킨다.

증발하며 빼앗은 열로 냉수를 만든다. 물을 쓰려면 6~7mmHg 진공이 필요하다.

냉매와 흡수제 조합

냉매와 흡수제 조합은 성능과 운전 조건을 좌우한다.

대표 조합은 물-리튬브로마이드계와 암모니아-물계 두 가지다.

물계는 대용량 냉수 생산에, 암모니아계는 저온 냉동에 쓰인다.

두 계 모두 결정 석출과 부식을 막는 농도 관리가 필수다.

COP 계산

COP는 증발기 냉동능력을 발생기 입열량으로 나눈 값이다.

가상의 예로 냉동능력 350kW를 열원 입력 500kW로 나누면 COP는 0.7이다.

단위가 kW ÷ kW이므로 COP는 무차원이다.

효용 분류

앞 문제의 답은 0.875다. 열원 입력이 줄면 같은 냉동능력에서 COP가 올라간다.

효용은 발생기를 몇 단계로 나눠 같은 열을 몇 번 재사용하는지에 따른 분류다.

1중 효용은 발생기가 한 번 가열하고, 2중과 3중은 같은 열을 여러 번 쓴다.

효용 수가 늘면 COP는 오르지만, 가열 온도와 압력 요구도 함께 높아진다.

정리

흡수식 냉동기의 핵심을 다섯 가지로 정리한다.

흡수기와 발생기가 압축기를 대신하는 열구동 사이클이다.

물-리튬브로마이드계는 진공 증발로, 암모니아-물계는 고압으로 운전한다.

채점에서는 원리, 조합, 효율 향상 방안을 빠짐없이 써야 한다.