단효용 흡수식 냉동기

정의와 구성 원리

흡수식 냉동기는 전기 대신 열에너지로 냉동을 얻는 장치다.

냉매는 물, 흡수제는 리튬브로마이드(LiBr)를 쓰는 2성분계다.

압축기 자리를 흡수기와 재생기가 대신한다.

4대 구성요소와 순환

단효용 흡수식 냉동기의 4대 구성요소는 증발기, 흡수기, 재생기, 응축기다.

증발기와 흡수기는 저압측, 재생기와 응축기는 고압측이다.

여기에 용액펌프와 용액열교환기가 더해지며, 용액펌프만 기계적 일을 받는다.

성적계수 계산

성적계수 COP는 냉동능력을 재생기 입열량으로 나눈 값이다.

가상의 조건에서 냉동능력 100kW, 가열량 120kW, 펌프 동력 1kW를 대입한다. 그러면 COP는 약 0.82다.

단효용의 대략 범위보다 높다. 이는 단순 계산이므로 설계 값과는 차이가 날 수 있다.

단효용과 이중효용 비교

단효용은 가열 1회로 냉매를 한 번 발생시키는 1단 재생 방식이다.

이중효용은 고온 재생기에서 나온 증기의 응축열을 저온 재생기 가열에 다시 쓴다.

단효용은 설비가 단순하고 가열 온도가 낮아도 되지만, 가열량은 더 많이 든다.

헷갈리는 점 네 가지

시험에서 자주 틀리는 부분을 네 가지로 정리한다.

첫째, 흡수기와 재생기가 압축기 역할을 한다. 용액펌프는 액을 승압할 뿐이다.

둘째, 증발 온도 약 5℃와 냉수 출구온도 7℃는 다른 값이다. 구분해 써야 한다.

셋째, 용액열교환기는 재생기 입열을 줄여 COP를 높인다. 답안에 빠뜨리지 않는다.

넷째, 단효용은 가열량 제어를 주로 쓰고 이중효용은 용액량 제어도 함께 쓴다.

직접 풀기

이제 직접 풀어 보자. 펌프 동력을 무시하고 COP를 구하는 문제다.

냉동능력 100kW, 재생기 가열량 120kW일 때 COP를 소수 둘째 자리까지 구한다.

정답과 정리

정답은 0.83이다. 100을 120으로 나누면 된다.

정리하면 흡수식 냉동기는 열에너지로 냉동을 얻는 장치다.

물을 냉매, LiBr을 흡수제로 쓰며 진공 증발기에서 약 5℃로 증발시킨다.

폐열이나 가스 열원이 있으면 전력 피크를 줄이는 데 유리하다.