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냉동기 운전 시 냉매 계통 내에 플래시가스, 불응축가스, 액봉 현상이 발생하면 다음과 같은 영향을 미칩니다.
1) 플래시가스(Flash gas) 발생
- 정의: 액체 냉매가 팽창 밸브 또는 모세관을 통과하면서 압력이 급격히 낮아질 때 일부가 증발하여 발생하는 증기입니다.
- 영향:
- 냉각 능력 감소: 팽창 과정에서 이미 증발한 플래시가스는 증발기에서 열을 흡수하는 역할을 하지 못하므로, 실질적인 냉각 능력이 감소합니다.
- 압축기 효율 저하: 압축기는 증기를 압축하는 장치인데, 플래시가스가 흡입되면 압축 효율이 저하되고 압축기의 부하가 증가합니다.
- 증발기 성능 저하: 플래시가스가 증발기 내에서 액체 냉매의 흐름을 방해하여 열교환 효율을 떨어뜨릴 수 있습니다.
- 과열도 문제 발생 가능성: 과도한 플래시가스 발생은 증발기 출구에서의 냉매 과열도를 높여 압축기 보호에 영향을 줄 수 있습니다.
- 발생 원인: 과냉각 부족, 팽창 밸브 오작동, 냉매 부족 등이 있습니다.
2) 불응축가스
- 정의: 냉매 계통 내에 혼입된 공기, 질소, 수분 등 응축기 온도 및 압력 조건에서 응축되지 않는 기체 성분입니다.
- 영향:
- 응축 압력 상승: 불응축가스는 응축기 내에서 냉매 증기의 응축을 방해하여 응축 압력을 상승시킵니다.
- 냉각 능력 감소: 응축 압력 상승은 냉매의 포화 온도를 상승시켜 증발기와의 온도차를 감소시키므로 냉각 능력이 저하됩니다.
- 압축기 토출 온도 상승: 압축비 증가로 인해 압축기 토출 온도가 상승하여 압축기 수명 단축 및 윤활유 열화의 원인이 될 수 있습니다.
- 에너지 소비 증가: 압축기가 더 높은 압력으로 작동해야 하므로 에너지 소비가 증가합니다.
- 부식 및 시스템 손상: 특히 수분은 냉매 및 오일과 반응하여 산을 생성, 계통 부식 및 슬러지 형성을 유발하여 시스템 고장의 원인이 될 수 있습니다.
- 혼입 원인: 부적절한 진공 작업, 누설 부위를 통한 외부 공기 유입, 냉매 충전 시 혼입 등이 있습니다.
3) 액봉(液封)현상
- 정의: 압축기가 냉매 증기 대신 액체 냉매를 흡입하여 압축하는 현상입니다. 액체는 기체와 달리 압축이 거의 불가능하므로 압축기에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.
- 영향:
- 압축기 손상: 밸브 파손, 피스톤 및 커넥팅 로드 손상, 베어링 손상 등 압축기의 심각한 기계적 고장을 유발할 수 있습니다. 심한 경우 압축기가 완전히 파손될 수 있습니다.
- 소음 및 진동 발생: 압축 과정에서 비정상적인 소음과 심한 진동이 발생합니다.
- 시스템 효율 및 신뢰성 저하: 압축기 수명 단축 및 고장 발생 가능성 증가로 인해 시스템 효율 및 신뢰성이 저하됩니다.
- 발생 원인: 과충전된 냉매, 증발기에서의 불완전한 증발, 급격한 부하 변동, 부적절한 배관 설계 (액체 냉매가 압축기로 흘러 들어갈 수 있는 구조), 압축기 정지 중 냉매 마이그레이션 등이 있습니다.
이러한 현상들은 냉동기의 효율을 저하시키고 수명을 단축시키는 주요 원인이 되므로, 냉동기 운전 및 유지보수 시 각별한 주의가 필요합니다. 발생 원인을 파악하고 적절한 조치를 취하여 냉동 시스템의 안정적인 운전을 확보해야 합니다.
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