압축기 체적효율

정의

체적효율은 행정체적 대비 실제 흡입 체적의 비율이다.

식으로 쓰면 실제 흡입체적유량을 이론 배기체적유량으로 나눈 값이다.

질량유량으로 바꾸면 냉매 순환량은 체적효율, 밀도, 이론 배기량의 곱이다.

간극 재팽창

토출이 끝나도 간극 안에는 고압 가스가 남는다.

피스톤이 되돌아가면 이 가스가 먼저 팽창하며 압력이 떨어진다.

실린더 압력이 흡입 압력 이하로 내려가야 흡입밸브가 열린다.

그 전까지 흡입 행정의 앞부분이 버려져 흡입 체적이 줄어든다.

이 현상을 재팽창이라 하며 체적효율 저하의 핵심 원인이다.

압축비와 간극비

간극비와 압축비를 쓰면 재팽창을 반영한 식을 세울 수 있다.

여기서 C는 간극체적과 행정체적의 비, r_p는 압축비다.

r_p가 커지면 r_p의 1/n 승이 커져 체적효율이 줄어든다.

그러므로 응축압력이 오르거나 흡입압력이 떨어지면 체적효율이 낮아진다.

계산 예제

간극비 0.04, 압축비 4, 폴리트로픽 지수 1.2인 압축기를 본다.

식에 대입하면 r_p의 1/n 승은 4^(1/1.2), 약 3.175이다.

그러면 체적효율은 1.04에서 0.127을 뺀 0.913이 된다.

즉 체적효율은 약 91.3%로, 일반적인 왕복동 압축기 범위에 든다.

압축비가 커지면 같은 식에서 체적효율이 줄어든다는 점을 기억한다.

헷갈리는 점

체적효율과 압축기 효율은 서로 다른 개념이라 구분해야 한다.

체적효율은 흡입 체적의 비율이고, 압축기 효율은 동력 손실을 다룬다.

저하 원인은 간극 재팽창, 압축비 증가, 흡입 손실·과열, 밸브 누설로 나눠 쓴다.

직접 풀어 보자. 압축비가 커지면 체적효율은 어떻게 되는가?

정리

정답은 감소다. 압축비가 커지면 체적효율이 낮아진다.

체적효율은 간극 재팽창과 압축비로 결정되며, 흡입 손실과 누설이 더해진다.

시험에서는 정의, 관계식, 저하 원인을 함께 쓴다.