1-3. 냉동 시스템의 다음 각 기기에 대하여 설명하시오. 1) 수액기 2) 액분리기 3) 유분리기 4) 액-가스 열교환기

냉동 시스템은 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기의 4가지 주요 구성 요소로 이루어지지만, 시스템의 효율 향상 및 안정적인 운전을 위해 다양한 보조 장치들이 추가됩니다. 그중에서도 수액기, 액분리기, 유분리기, 액-가스 열교환기는 중요한 역할을 수행합니다.

각 기기에 대한 설명은 다음과 같습니다.

 

1) 수액기 (Receiver)

수액기는 응축기에서 액화된 고온고압의 액체 냉매를 일시적으로 저장하는 용기입니다.

• 기능 및 역할:
  • 냉매 저장: 냉동 부하 변동에 따라 필요한 냉매량을 증발기에 안정적으로 공급하거나, 시스템 점검 및 수리를 위해 냉매를 회수하여 저장하는 역할을 합니다.
  • 액체 냉매 공급: 팽창 밸브에 항상 액체 상태의 냉매가 공급되도록 하여 팽창 밸브의 오작동을 방지하고 시스템 효율을 유지합니다. 응축기에서 액화된 냉매에 기포(flash gas)가 포함될 경우 팽창 밸브를 통과하면서 유량 조절이 불안정해지는데, 수액기는 이를 방지합니다.
  • 불응축 가스 분리 (일부 기능): 냉매와 함께 유입된 불응축 가스(주로 공기)가 응축기 상부에 모이는 것을 이용해 일부 불응축 가스를 분리하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 설치 위치: 응축기와 팽창 밸브 사이의 고압 액관에 설치됩니다.

2) 액분리기 (Accumulator)

액분리기는 증발기에서 미처 증발하지 못하고 액체 상태로 압축기로 흡입되는 냉매(Liquid Back)를 분리하여 압축기를 보호하는 장치입니다.

• 기능 및 역할:
  • 압축기 보호: 압축기는 기체 상태의 냉매를 압축하는 장치입니다. 액체 냉매가 압축기로 유입되면 액 해머(Liquid Hammer) 현상이 발생하여 압축기의 밸브, 피스톤, 크랭크축 등에 심각한 손상을 줄 수 있습니다. 액분리기는 이러한 액체 냉매를 일시적으로 저장하여 압축기로 기체 냉매만 흡입되도록 합니다.
  • 냉매 및 오일 저장: 증발되지 않은 액체 냉매와 함께 압축기 오일이 일부 유입될 수 있는데, 액분리기는 이들을 저장하고 서서히 기화시켜 압축기로 돌려보내는 역할을 합니다.
  • 시스템 안정성 확보: 특히 저온 시스템이나 부하 변동이 심한 시스템에서 압축기의 안정적인 운전을 돕습니다.
• 설치 위치: 증발기와 압축기 사이의 저압 흡입관에 설치됩니다.

3) 유분리기 (Oil Separator)

유분리기는 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매 가스에 포함된 냉동기 오일을 분리하여 압축기로 되돌려 보내는 장치입니다.

• 기능 및 역할:
  • 오일 회수: 압축기는 윤활을 위해 냉동기 오일을 사용하는데, 압축 과정에서 냉매와 함께 오일이 토출 라인으로 배출됩니다. 유분리기는 원심력, 충돌 또는 유속 감소 등의 원리를 이용하여 냉매 가스에서 오일을 분리합니다.
  • 시스템 효율 유지: 냉매와 분리된 오일은 다시 압축기 크랭크케이스 등으로 자동 또는 수동으로 회수됩니다. 냉매와 오일이 분리되지 않고 응축기나 증발기로 유입되면 열전달 효율을 저하시켜 냉동 시스템의 성능을 떨어뜨립니다.
  • 압축기 윤활 유지: 시스템 내 오일량을 적정하게 유지하여 압축기의 윤활 불량으로 인한 마모 및 손상을 방지합니다.
• 설치 위치: 압축기 토출관과 응축기 사이에 설치됩니다.

4) 액-가스 열교환기 (Liquid-Suction Heat Exchanger)

액-가스 열교환기는 응축기에서 나온 고온고압의 액체 냉매와 증발기에서 나온 저온저압의 기체 냉매(흡입 가스) 사이에서 열 교환을 하는 장치입니다.

• 기능 및 역할:
  • 액체 냉매의 과냉각: 팽창 밸브 직전의 액체 냉매를 흡입 가스와 열 교환시켜 온도를 더 낮추는 과냉각 효과를 얻습니다. 액체 냉매의 과냉각은 팽창 밸브에서의 플래시 가스 발생량을 줄여 냉동 효과를 증대시킵니다.
  • 흡입 가스의 과열: 증발기에서 나온 저온저압의 기체 냉매를 액체 냉매와 열 교환시켜 온도를 높이는 과열 효과를 얻습니다. 흡입 가스의 적절한 과열은 압축기로 액체 냉매가 유입되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다 (액 해머 방지).
  • 냉동 능력 향상: 액체 냉매의 과냉각으로 인해 증발기에서의 유효 증발량이 증가하여 냉동 능력이 향상됩니다.
  • 압축기 보호 (일부): 흡입 가스의 과열을 통해 압축기로 습증기가 유입되는 것을 줄여 압축기 수명 연장에 기여할 수 있습니다.
• 설치 위치: 응축기와 팽창 밸브 사이의 액관과 증발기와 압축기 사이의 흡입 가스관 사이에 설치됩니다. 이 두 배관이 열 교환기 내에서 서로 접촉하며 열을 주고받는 구조입니다.

이러한 보조 기기들은 냉동 시스템의 효율, 안정성 및 내구성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.