냉매 회로 부품들
"증기 압축 냉동 사이클"은 냉각장치 애플리케이션들에 사용되는 폐쇄 회로 운영의 설명을 위한 명칭입니다.
이는 주변 공기로부터 에너지를 흡수하는 특히 증발기라 불리는 열교환기 회로 내의 냉매 증발을 이용합니다; 그리고 이는 자연적인 혹은 팬에 의한 대류를 통해 식품 보관 칸으로 전달됩니다("냉각 방법" 및 "압력 & 온도" 참조).
증발되고 나면, 냉매는 충분한 양의 에너지를 더 이상 흡수 하지 못하고 이로 인해 응축을 통해 액체 상태로 반환됩니다.
따라서 냉매로부터 에너지를 흡수하기에는 너무 차가운 환경을 가지게 되고 이로 인해 자연적으로 이제 막 냉각된 동일한 저장 공간이 될 수 없는 문제가 발생합니다.
높은 압력은 높은 온도에 반응하는 상태 변환을 위한 압력과 온도 사이의 관련성을 통해, 증발기(최대 8-10배)보다 높은 압력으로의 냉매 압축을 위해 압축기가 사용되며 이로 인해 일반적으로 외부 공기인 이미 주어진 차가운 환경의 온도에서 응축 과정이 발생될 수 있습니다.
따라서 두 유체는 외부 공기와 냉매인 열교환기 내부의 높은 온도(대개 35-55°C)에서 응축이 발생합니다. 이들은 외부 공기가 가열되는 동안 응축하여 액체 상태로 반환됩니다.
액체 냉매는 응축기를 벗어나기 전까지는 여전히 고압 상태입니다. 따라서 액체 냉매의 팽창과 증발이 발생하는 값으로의 압력 감소를 위해 팽창 장치가 요구됩니다; 냉매는 이제 초기 상태(저압, 저온의 액체)로 반환되고 다시 식품 보관 장소의 공기로부터 에너지 흡수가 가능해집니다.
따라서 냉매 회로의 주요 부품들은 다음과 같습니다:
증발기: 이는 물(판형 열교환기, 관다발)과 함께 사용되는 방열기와 유사한 열교환기입니다; 이는 액체에서 가스로 상태를 변환하여 증발하는 냉매와 주변 공기(혹은 물) 사이의 응축을 이용하여 에너지를 교환하고 이를 통해 냉각이 됩니다. 증발은 사실상 약간의 압력 강하를 제외하고는 지속적인 압력과 온도에서 발생합니다. 증발기를 벗어난 냉매는 과열된 기체가 되며 이것의 온도는 증발 온도보다 약간 높습니다.
압축기: 이것은 순환 및 왕복운동 장치들을 사용하여 용량을 점진적으로 감소시키는 것과 같이 용적 압력을 제공하는 장치입니다. 압축기는 회로 내 냉매를 순환시키는 기능을 가지며 이는 특히 증발기로부터 기체 상태로 이를 끌어와 압축한 후 고압으로 응축기에 전달합니다. 압축기에 의해 수행되는 기계식 작업은 전력 소비뿐만 아니라 기체 온도(100°C 이상)의 상당한 증가를 의미합니다. 압축기 전력 소비는 두 개의 운영 압력의 차이에 따라 달라집니다. 액체는 비압축식이기 때문에 압축기로 들어가는 냉매는 기체 상태여야 합니다. 압축기는 장치에 냉각을 제공해야 할 경우 작업을 시작하고 대개 온도 제어 장치를 통해 활성화됩니다.
응축기: 조금 더 크기는 하지만 이것은 증발기와 유사한 열 교환기이며 또한 핀 코일, 판형 열교환기나 관다발이 될 수도 있습니다. 이는 팬에 의해 들어오는 외부 공기(혹은 물)와 압축기에 의해 방출되는 고온의 기체 형태인 냉매 사이의 에너지를 교환합니다. 냉매는 냉각되고 사실상 지속적인 온도와 압력으로 응축되며 이는 약간의 과냉각을 견뎌냄을 의미합니다. 응축기 배출구에서, 냉매는 고압의 그리고 응축 온도보다 약간 낮은 온도를 가진 액체 상태일 것입니다.
팽창 장치: 이는 보정된 개구부, 얇은 모세관, 또는 마이크로프로세서 제어를 통한 기계식이나 모터 구동 방식의 조절 밸브를 구성합니다. 팽창 장치에 의해 만들어진 초킹은 에너지 교환 없이 응축기를 벗어나는 액체 냉매의 압력을 낮춥니다. 이는 제어되는 유체의 속도가 상당히 증가하게 되면 압력을 떨어뜨리고 이에 따라 온도도 떨어지게 된다는 베르누이 원리를 이용합니다. 이와 같이, 액체 냉매는 낮은 압력과 낮은 온도로 반환되고 다시 증발이 준비되며 위에 언급된 바와 같이 주기를 반복합니다.
또한 팽창 장치는 회로를 통해 냉매의 이동을 제어하는 기능을 갖습니다. 지나치게 많은 수량은 일부가 액체 상태로 남은 채 증발기에서 완전한 증발이 되지 않아 압축기를 손상시킬 위험이 있습니다. 부족한 수량은 증발기가 완전히 이용되지 않기 때문에 장치의 효율성을 매우 감소시킵니다.
