냉매의 정의와 특성

냉매의 정의

냉매는 냉동사이클을 도는 작동유체다.

증발하면서 저온부의 열을 흡수하고, 응축하면서 고온부로 열을 방출한다.

냉매의 열 이동 능력은 증발잠열과 응축 압력에 크게 좌우된다.

냉동사이클의 네 요소

냉동장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성된다.

압축기가 저압 증기를 고압 증기로 만들면 응축기에서 열을 방출한다.

팽창밸브에서 감압된 냉매는 증발기에서 피냉각물의 열을 흡수한다.

이 순환을 반복하는 것이 냉동사이클이다.

열역학 기준

정답은 응축기다. 고압 증기가 외부로 열을 방출하며 응축되는 곳이다.

냉동효과는 증발기 입구와 출구의 엔탈피 차이로 정한다.

COP는 냉동효과 (h1 - h4)를 압축 과정의 엔탈피 차이 (h2 - h1)로 나눈 값이다.

같은 조건에서 냉동효과가 커지면 필요한 냉매량이 줄어든다.

냉매의 종류

냉매는 무기(자연) 냉매, 할로카본, 혼합냉매로 크게 나눈다.

자연냉매는 R-717, R-744, R-718처럼 자연계에 존재하는 물질을 쓴다.

할로카본은 염소 원자 유무에 따라 오존층 영향이 달라진다.

ODP와 GWP는 냉매의 환경 영향을 나타내며, 낮을수록 친화적이다.

브라인과 냉매 구분

브라인은 열을 나르는 2차 냉매다.

냉매는 상변화로 열을 옮기는 1차 냉매다. 두 개념을 구분해야 한다.

브라인은 직접 증발시키지 않고 열을 전달하며, 간접냉동 방식에서 쓰인다.

R-717과 R-744 중 독성이 있는 자연냉매를 골라 보자.

정리

정답은 R-717 암모니아다. 독성과 가연성이 있어 취급에 주의해야 한다.

냉매는 열역학 성능, 안전성, 환경성을 함께 보고 고른다.

답안은 정의, 특성, 장단점을 쓰고 수치에는 단위와 조건을 붙인다.