암모니아 냉매

암모니아 냉매란

암모니아는 대표적인 자연냉매로, 기화열이 커서 대용량 산업용 냉동에 쓰인다.

오존층을 파괴하지 않아 ODP가 0이고, 대기압 비점은 약 -33.4℃다.

대신 독성과 가연성, 구리 부식성이라는 위험 특성을 함께 관리해야 한다.

압축식 냉동 사이클

압축식 냉동 사이클은 증발, 압축, 응축, 팽창의 네 단계가 반복된다.

증발기에서 냉매액이 저압으로 증발하며 주변 열을 흡수한다.

압축기가 증기를 고압으로 올리고, 응축기에서 액화하며 열을 방출한다.

고압 액은 팽창밸브에서 교축되어 다시 저압이 된다.

예제로 냉동 능력 계산

기화열 값은 몰 단위이므로 먼저 kg 단위로 바꾼다.

기화열 23.35kJ/mol을 분자량 17.03g/mol로 나누면 약 1371kJ/kg이다.

냉매 순환량이 0.1kg/s이면 냉동 능력은 약 137kW다.

적은 순환량으로 큰 냉동 능력을 얻는 것이 암모니아의 장점이다.

압축식과 흡수식 냉매 비교

흡수식과 압축식은 모두 암모니아를 쓰지만 냉매의 역할이 다르다.

압축식은 암모니아가 단독 냉매이고, 압축기 동력으로 구동된다.

흡수식은 암모니아-물 조합에서 암모니아가 냉매, 물이 흡수제다.

흡수식 냉매를 물로 착각하면 감점이 크므로 역할을 구분한다.

독성과 재질 관리

앞 문제 정답은 암모니아다. 흡수식에서 냉매는 암모니아, 흡수제는 물이다.

암모니아는 독성이 있어 누설 검지와 기계실 환기가 필수다.

또 구리와 반응하므로 배관과 열교환기는 강관이나 스테인리스로 고른다.

응축기와 수액기의 설계압력은 응축온도에 따른 포화압력을 기준으로 정한다.

핵심 정리

암모니아는 ODP가 0인 자연냉매로, 대용량 산업용 냉동에 적합하다.

독성, 가연성, 구리 부식이라는 한계는 설계와 누설 관리로 해결한다.

시험에서는 장점과 한계를 함께 서술하고 안전 설계를 결론에 붙인다.