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모세관을 흐르는 냉매의 유동특성

전문가 제언: ○ 냉동시스템에서 팽창장치는 기본적 요소이다. 냉동시스템에 사용되는 팽창장치의 기본적 기능은 첫째로 응축기 압력에서 증발기 압력까지의 압력을 감소시키는 것이고, 둘째는 고압의 액체관에서 증발기의 증발량과 같은 비율로 냉매 유량을 조절하는 것이다. 이상적인 조건에서는 시스템 내의 냉매 유량은 냉동부하에 비례해야 하며 액체상태의 냉매가 압축기로 들어가서는 안 된다.

○ 냉동시스템에 사용되는 팽창장치에는 모세관, 자동팽창밸브, 감온식 팽창밸브, 부유식 팽창밸브 및 전자식 팽창밸브 등이 있다. 그 중에서 모세관은 다음의 두 가지 원리에 의해 압력을 강하시킨다. (1) 냉매는 모세관 벽과의 마찰저항을 극복해야 하며 이것이 압력강하를 초래한다. (2) 액체 냉매는 플래싱(flashing)에 의해 액체와 증기의 혼합물(2상 유체)이 된다. 2상 유체는 밀도의 감소로 속도가 증가한다. 플래싱과 속도 증가는 압력강하를 더욱 증가시킨다.

○ 설계자는 모세관의 직경과 길이를 압축기와 모세관에 적절한 증발기 온도에서 균형점에 도달하도록 선정하여야 한다. 모세관의 선정방법에는 해석적 방법과 그래프에 의한 방법이 있다. 모세관의 길이가 설계치보다 길면 증발온도는 예상치보다 낮아진다. 모세관의 길이는 설계치보다 약간 짧은 것을 선정한다. 즉, 모세관은 설계치보다 높은 온도가 되도록 선정한다.

○ 모세관은 값싸고 움직이는 부분이 없어 보수가 필요 없으며 시동모터에 걸리는 토크가 낮은 것 등의 장점이 있다. 반면에 (1) 외기온도 및 부하 변동에 대해 스스로 유동조건을 변화시키지 못하며, (2) 모세관의 직경이 작기 때문에 먼지 등의 장애물에 민감할 수 있으며, (3) 정지 중 응축기와 증발기 간의 압력차 때문에 액체 냉매가 증발기로 흘러들어갈 수 있는 등의 단점이 있다.

저자: Mohd. Kaleem Khan, Ravi Kumar, Pradeep K. Sahoo
자료유형: 학술정보