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🔷 문제 1
흡수식 냉동기(1중 효용)에 대하여 다음 사항을 설명하시오.
- 작동 원리
- 냉매와 흡수제 조합을 선택할 때 고려사항 3가지
- 냉매와 흡수제 종류에 따른 조합이 미치는 영향과 특징
✅ 핵심 키워드
흡수식 냉동기, 1중 효용, 냉매, 흡수제, 작동 원리, 조합 특성
📘 모범답안
1. 서론
흡수식 냉동기는 전기에너지 대신 열에너지를 이용하여 냉동 효과를 얻는 시스템으로, 전력 사용이 제한된 산업 현장, 지역냉방, 폐열 활용 설비 등에 적용된다. 특히 1중 효용 시스템은 구조가 단순하고 설치 비용이 낮아 중소규모 현장에 적합하다.
2. 본론
(1) 1중 효용 흡수식 냉동기의 작동 원리
- 증발기에서 저압의 냉매가 증발하며 주변의 열을 흡수 → 냉각 효과 발생
- 증발한 냉매는 흡수기에서 흡수제와 결합 → 용액 농도 증가
- 농축된 용액은 **재생기(발생기)**로 보내져 외부 열원으로 가열됨
- 냉매는 재생기에서 분리되어 응축기에서 응축 후 다시 증발기로 순환
- 흡수제는 농도 조절 후 흡수기로 되돌아감 → 연속 사이클 구성
(2) 냉매·흡수제 조합 고려사항 (3가지)
- 화학적 안정성
- 고온 재생기 환경에서도 안정적이어야 하며, 분해 및 반응이 없어야 함
- 부식 가능성 및 재료 호환성
- 금속재료와의 반응성 고려, 부식 억제제 포함 필요
- 운전 범위 및 열역학 특성
- 목표 온도에 적합한 증기압, 용해도, 비등점 등을 고려하여 효율적 작동 가능성 확보
(3) 냉매-흡수제 조합에 따른 영향 및 특징
조합주요 특성장점단점
| H₂O – LiBr | 물을 냉매로, 브롬화리튬을 흡수제로 사용 | 무독성, 친환경, 고효율 | 진공 유지 필요, 결정화 위험 있음 |
| NH₃ – H₂O | 암모니아를 냉매로, 물을 흡수제로 사용 | 저온에서도 냉동 가능, 고압 작동 | 독성·폭발 위험, 부식 유의 |
| H₂O – H₂PO₄⁻ 등 기타 | 연구 단계 조합 | 환경 대응 가능성 | 실용화 제한적 |
3. 기술 해석 및 시각 예시
▷ 원리:
- 열 공급을 통해 흡수된 냉매를 다시 분리하여 사이클을 반복
- 증발–흡수–재생–응축으로 구성된 1중 순환 사이클
▷ 시각 예시:
- 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템 흐름도 (증발기–흡수기–재생기–응축기 구성도)
- 냉매/흡수제 흐름선 구분도 및 밸브 위치 표시
4. 결론
흡수식 냉동기는 전기 사용량이 적고, 폐열 재활용에 유리한 장점이 있으나, 진공 유지 및 부식 문제에 대한 관리가 필수적이다. 향후에는 친환경 냉매 개발과 다중 효용 시스템과의 연계가 주요 발전 방향이 될 것이다.
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