냉동공학연습

제 1 장 냉동의 원리 및 법칙
1.1 냉동의 원리 및 범위 1
1.1.1 냉동 응용 분야의 범위 1
1.1.2 자연 냉동법 2
1.1.3 기계 냉동법 2
1.1.4 냉동 관련 용어 4
1.2 냉동장치의 기초 6
1.2.1 냉동장치와 열 6
1.2.2 열역학 제1법칙 7
1.3 엔탈피와 엔트로피 7
1.3.1 엔탈피 7
1.3.2 엔트로피 8
1.4 냉매 선도의 종류 9
1.4.1 압력?체적 선도 9
1.4.2 압력-엔탈피 선도 10
1.4.3 온도-엔트로피 선도 12
1.5 냉매의 상태 변화 13
1.5.1 증발 및 응축 과정 13
1.5.2 단열 압축 및 폴리트로프 압축 과정 14
1.5.3 교축 팽창 과정 16
1.6 액화되기 쉬운 기체의 성질 17
1.6.1 포화온도.포화압력 17
1.6.2 포화증기.포화액 17
1.6.3 건조 포화증기.습증기 17
1.6.4 과열도.과냉각도 18
1.6.5 임계점.임계온도.임계압력 18

제 2 장 냉매, 브라인 및 냉동기유
2.1 냉매의 변천 21
2.1.1 냉매의 역사 21
2.1.2 프레온 냉매의 역사 22
2.1.3 프레온 냉매와 지구환경 23
2.2 프레온 냉매의 종류와 호칭 25
2.2.1 냉매의 종류 25
2.2.2 단일냉매 25
2.2.3 공비 혼합냉매 26
2.2.4 비공비 혼합냉매 26
2.2.5 유사 공비 혼합냉매 28
2.3 냉매의 표기 28
2.3.1 메탄, 에탄 및 프로판계 냉매 28
2.3.2 비공비 혼합냉매 29
2.3.3 공비 혼합냉매 29
2.3.4 유기화합물 냉매 29
2.3.5 무기화합물 냉매 29
2.3.6 불포화 유기화합물 냉매 29
2.4 냉매의 조건 및 특성 32
2.4.1 물리적 조건 32
2.4.2 화학적 조건 33
2.4.3 기타 34
2.5 프레온 냉매의 열물성 34
2.5.1 물리적 성질 34
2.5.2 화학적 성질 35
2.5.3 열역학적 성질 36
2.5.4 프레온 냉매의 기타 특성 37
2.6 CFC/HCFC 냉매의 사용 규제 및 대체 냉매 37
2.6.1 CFC/HCFC 냉매의 사용 규제 37
2.6.2 대체냉매의 개발 38
2.6.3 미국 환경청의 SNAP 승인 및 비승인 냉매 명단 38
2.7 자연 냉매 41
2.7.1 탄화수소 41
2.7.2 암모니아 41
2.7.3 물 42
2.7.4 공기 42
2.7.5 이산화탄소 42
2.8 흡수식 냉동기용 냉매와 흡수제 43
2.8.1 냉매 및 흡수제의 필요 성질 44
2.8.2 작동 매체의 분류 44
2.8.3 무기질을 냉매로 하는 시스템 45
2.8.4 유기질을 냉매로 하는 시스템 45
2.9 브라인 46
2.9.1 브라인의 종류 및 특징 46
2.9.2 브라인의 특성 47
2.9.3 무기 브라인 48
2.9.4 유기 브라인 49
2.10 냉동기유 50
2.10.1 냉동기유의 규격 51
2.10.2 냉동기유의 평가 시험법 51
2.10.3 냉동기유의 특성 52

제 3 장 모리엘 선도에서의 냉동사이클 계산
3.1 모리엘 선도 55
3.1.1 모리엘 선도의 구성 55
3.1.2 모리엘 선도에서의 표준 냉동사이클 57
3.1.3 모리엘 선도에서의 냉동사이클 이해 57
3.1.4 모리엘 선도에서의 냉동사이클 변화 과정 57
3.2 냉동사이클의 계산 61
3.2.1 냉동효과 61
3.2.2 압축일의 열당량 62
3.2.3 응축기에서의 방출 열량 62
3.2.4 냉매 순환량 63
3.2.5 성능계수 64
3.2.6 압축비 64
3.3 냉동사이클을 이용한 냉동량의 계산 65
3.3.1 기본적인 계산 65
3.3.2 실제 계산에서의 고려 사항 67
3.4 모리엘 선도에서의 냉동 사이클 변화 이해 69
3.4.1 흡입 가스의 상태와 압축 69
3.4.2 응축 온도(응축 압력)의 변화 70
3.4.3 증발 온도(증발 압력)의 변화 70
3.4.4 과냉각도의 영향 72

제 4 장 증기 압축식 냉동사이클
4.1 단단 압축 냉동사이클 71
4.1.1 단단 압축 냉동사이클 71
4.1.2 단단 히트펌프 사이클 72
4.2 2단 압축 냉동사이클 74
4.2.1 2단압축 1단팽창 냉동사이클 75
4.2.2 2단 압축 2단 팽창 냉동사이클 78
4.2.3 컴파운드 압축기에 의한 2단 압축 냉동사이클 79
4.3 3단 압축 냉동사이클 80
4.3.1 3단 압축 1단 팽창 냉동사이클 80
4.3.2 3단 압축 3단 팽창 냉동사이클 82
4.4 다효식 냉동사이클 83
4.5 이코노마이저 부착 냉동사이클 85
4.6 다원 냉동사이클 87
4.6.1 2원 냉동사이클 87
4.6.2 3원 냉동사이클 90
4.7 실용 증기 압축식 냉동장치와 냉동사이클 91
4.7.1 액 - 가스 열교환기 설치 냉동장치 91
4.7.2 증발 온도가 다른 증발기 운전의 냉동장치 92
4.7.3 만액식 증발기 설치 냉동장치 93
4.7.4 냉매액 강제 순환식 냉동장치 94
4.7.5 유회수 장치 설치 냉동장치 94

제 5 장 흡수식 냉동사이클
5.1 흡수식 냉동사이클의 작동 원리 98
5.2 열역학 선도에서의 흡수식 냉동사이클 101
5.2.1 듀링 선도 101
5.2.2 T - s 선도 103
5.3 기본 사이클과 새로운 사이클 103
5.3.1 단효용 사이클과 이중효용 사이클 103
5.3.2 제1종 및 제2종 히트펌프 사이클 104
5.3.3 3중 효용 사이클과 2원 사이클 105
5.3.4 2단 2원 흡수사이클과 2단 흡수사이클 106
5.3.5 GAX 사이클과 SRATA사이클 107
5.3.6 보조냉매순환 흡수사이클 109

제 6 장 압축기
6.1 압축기의 기능 및 종류 110
6.1.1 압축기의 기능 110
6.1.2 압축 방식에 의한 분류 110
6.1.3 압축기 형식에 의한 분류 110
6.1.4 실린더 수 및 배열에 의한 분류 112
6.1.5 회전수에 의한 분류 112
6.1.6 구조에 의한 분류 113
6.2 압축기의 구조 및 특징 114
6.2.1 왕복동 압축기 114
6.2.2 중저속 입형 압축기 117
6.2.3 고속 다기통형 압축기 117
6.2.4 로터리 압축기 117
6.2.5 스크류 압축기 120
6.2.6 스크롤 압축기 122
6.2.7 터보 압축기 122
6.2.8 원심식 압축기 123
6.3 압축기 성능 124
6.3.1 압축기의 피스톤 압출량 계산 124
6.3.2 체적 효율, 압축 효율, 기계 효율 및 압축기 축동력 125
6.3.3 보호 장치(안전 장치) 128
6.3.4 압축기의 법정 냉동능력 129
6.4 압축기의 용량 제어 129
6.4.1 압축기 운전을 온?오프(on?off)시키는 방법 130
6.4.2 압축기 운전 대수를 조절하는 방법 130
6.4.3 압축기의 회전 속도를 가변시키는 방법 130
6.4.4 증발 압력 조정 밸브로 흡입 증기를 팽창시키는 방법 131
6.4.5 흡입 압력 조정 밸브로서 흡입 증기를 팽창시키는 방법 131
6.4.6 다기통 압축기의 용량 제어 131
6.4.7 핫가스 바이패스에 의한 방법 132
6.5 냉동기의 선정 133
6.5.1 냉동기의 종류 133
6.5.2 냉동기의 선정 순서 134
6.5.3 소형 냉동기 135
6.5.4 고속 다기통 냉동기 135
6.5.5 스크류 냉동기 135
6.5.6 2단 압축 냉동유닛 135
6.5.7 칠러 유닛 136
6.5.8 냉장 유닛 136
6.5.9 터보 냉동기 136

제 7 장 응축기
7.1 응축 부하, 히트펌프의 열출력 138
7.2 공랭식 응축기 139
7.2.1 구조와 열통과율 139
7.2.2 공랭식 응축기의 성능 141
7.3 수냉식 응축기 144
7.3.1 종류 및 구조 144
7.3.2 전열 작용 146
7.3.3 로핀 튜브의 이용 146
7.3.4 패스수와 관내 유속 147
7.4 냉각탑 147
7.4.1 구조와 전열 작용 147
7.4.2 냉각탑의 성능 148
7.4.3 수량과 수질 관리 149
7.5 증발식 응축기 150
7.5.1 구조와 전열 작용 150
7.5.2 응축 온도 특성 151

제 8 장 증발기
8.1 증발기 153
8.2 건식 증발기 154
8.2.1 건식 증발기의 구조와 전열 작용 154
8.2.2 열통과율 155
8.2.3 열전달율 및 전열 촉진관(핀코일 증발기) 156
8.2.4 증발관군으로의 액 균등 분배의 필요성 158
8.2.5 증기 과열관 길이와 전열 작용 159
8.2.6 강제 대류식 및 자연 대류식의 냉각기 159
8.2.7 건식 쉘엔튜브 증발기의 구조, 전열 촉진법 160
8.2.8 착상 및 영향 161
8.3 만액식 증발기 161
8.3.1 구조와 전열 작용 161
8.3.2 액면 레벨 제어 방법과 유회수 방법 162
8.4 냉매액 강제 순환식 증발기 162
8.4.1 구조와 전열 작용 162
8.4.2 전열 작용의 특징과 액순환량 163
8.4.3 저압 수액기의 액면 제어 방법과 유회수 방법 164
8.5 각종 증발기 164
8.5.1 액냉각기 164
8.5.2 공기 냉각기 165
8.5.3 만액식 냉각기 166
8.5.4 액순환식 냉각기 167

제 9 장 열교환기의 합리적 사용
9.1 열부하의 증감과 증발기 및 응축기에서의 평균 온도차 168
9.1.1 증발기의 능력과 증발 온도 168
9.1.2 응축기의 능력과 응축 온도 169
9.2 수냉식 및 만액식 냉각기의 오염 계수, 열통과율, 평균 온도차 170
9.3 전열 작용에 미치는 불응축 가스의 영향 172
9.4 냉매의 증발과 응축에 미치는 윤활유의 영향 172
9.5 핀코일 냉각기 출구 냉매의 과열 173

제 10 장 팽창밸브 및 자동 제어기기
10.1 온도식 자동 팽창밸브 175
10.1.1 구조와 작동 176
10.1.2 구동부의 형식 178
10.1.3 감온통의 봉입 방식 178
10.1.4 균압 형식 180
10.1.5 팽창밸브의 용량 182
10.1.6 선정과 사용상의 주의 184
10.2 정압식 팽창밸브 185
10.3 전자식 팽창밸브 187
10.3.1 작동 원리 187
10.3.2 구성 기기 187
10.4 모세관 188
10.5 증발 압력 조정밸브 190
10.5.1 파이롯트형 증발 압력 조정밸브 190
10.5.2 직동형 증발 압력 조정밸브 191
10.6 흡입 압력 조정밸브 191
10.7 응축 압력 조정밸브 192
10.7.1 작동 원리와 구조 192
10.7.2 선정과 사용상의 주의 193
10.8 냉각수 조정밸브 193
10.8.1 구조와 작동 원리 194
10.9 단수 릴레이 194
10.9.1 압력식 단수 릴레이 194
10.9.2 플로우 스위치 195
10.10 플로트 액면 위치 제어 195
10.10.1 플로트 스위치 195
10.10.2 플로트 밸브 195
10.11 전자 밸브 196
10.11.1 전자 밸브의 구조와 작동 원리 197
10.11.2 전자 밸브의 취급, 사용상의 주의 사항 198
10.12 4방 절환 밸브 198
10.13 압력 스위치 199
10.13.1 유압 보호 압력 스위치 200
10.13.2 저압 압력 및 고압 압력 스위치 200
10.14 써모스탯 201
10.14.1 바이메탈식 써모스탯 201
10.14.2 증기압식 써모스탯 201
10.14.3 전자식 써모스탯 203

제 11 장 부속기기
11.1 유분리기 204
11.2 오일 드럼 205
11.3 유회수기 206
11.4 액분리기 208
11.5 여과기 및 건조기 209
11.5.1 여과기 209
11.5.2 건조기 210
11.6 수액기(Receiver) 212
11.7 저압 수액기 213
11.8 불응축가스 분리기 214
11.9 기액 열교환기 216
11.9.1 액 - 가스 열교환기 216
11.9.2 유냉각기 217
11.10 기타 부속기기 217
11.10.1 집중기 217
11.10.2 냉매액 펌프 218
11.10.3 크랭크케이스 히터 218
11.10.4 각종 부속기기의 요약 219

제 12 장 식품의 동결 장치 및 해동 장치
12.1 식품의 냉동 저장법 224
12.2 냉각 저장법 224
12.2.1 생체 식품 225
12.2.2 비생체 식품 227
12.2.3 예냉 228
12.3 동결 저장법 228
12.3.1 동결 저장 중의 품질 변화 229
12.3.2 보호 처리 231
12.3.3 동결 저장 기간 233
12.3.4 수산물의 동결 공정 233
12.4 공기 냉각식 동결 장치 234
12.4.1 공기 동결 장치 234
12.4.2 송풍 동결 장치 235
12.4.3 반송풍 동결 장치 235
12.4.4 컨베이어식 동결 장치 236
12.4.5 스파이럴식 동결 장치 236
12.4.6 유동식 동결 장치 236
12.5 브라인 동결 장치 237
12.5.1 염화나트륨 브라인 동결 장치 237
12.5.2 염화칼슘 브라인 동결장치 238
12.5.3 프로필렌 글리콜 동결 장치 238
12.5.4 에탄올 브라인 침지 동결 장치 239
12.6 고체 냉각식 동결 장치 239
12.6.1 배치식 컨택트 프리저 239
12.6.2 연속식 싱글 스틸벨트 프리저 239
12.6.3 연속식 더블 컨택트 프리저 240
12.6.4 드럼 프리저 240
12.7 액화 가스 동결 장치 240
12.7.1 액체질소 동결 장치 240
12.7.2 액화탄산가스 동결 장치 241
12.7.3 LNG 냉열 이용 동결 장치 241
12.8 해동 장치 241
12.8.1 공기 해동 장치 241
12.8.2 물 해동 장치 242
12.8.3 접촉 해동 장치 242
12.8.4 전기 해동 장치 242

제 13 장 냉매 배관
13.1 냉매 배관 244
13.2 냉매 배관 재료 245
13.3 배관의 접속 방법 245
13.4 냉매 배관 시공상의 주의 247
13.4.1 토출 배관 247
13.4.2 액 배관 249
13.4.3 흡입 배관 250
13.4.4 윤활유 회수 배관 251
13.5 배관 부속품 252
13.5.1 역지 밸브 252
13.5.2 플렉시블 튜브 253
13.6 배관의 지지 253
13.7 냉매 배관경 계산 253
13.7.1 냉매 배관 관경 선정을 위한 조건 253
13.7.2 냉매 배관 관경 계산 254

제 14 장 보안.설치.시운전
14.1 안전 장치 256
14.1.1 고압 차단 압력 스위치 256
14.1.2 안전 밸브 257
14.1.3 가용전 259
14.1.4 파열판 259
14.1.5 압력 빼기 장치 259
14.2 압력 시험과 용접부 시험 260
14.2.1 내압 시험 260
14.2.2 구성 기기의 기밀 시험 261
14.2.3 배관 설비의 기밀 시험 262
14.2.4 진공 시험 264
14.2.5 진공 건조 265
14.2.6 용접부 시험 265
14.3 설치 및 시운전 266
14.3.1 기기 배치 266
14.3.2 기기 기초 267
14.3.3 방진 지지 267
14.3.4 기기 설치 268
14.3.5 냉매 취급 269
14.3.6 시운전 271
14.3.7 토지 동결의 방지 273

제 15 장 냉동장치의 합리적인 운전과 보수 관리
15.1 압축기의 운전과 보수 관리 274
15.1.1 시동 274
15.1.2 과열 운전의 원인과 영향, 대책 275
15.1.3 습압축의 원인과 영향, 대책 277
15.1.4 운전 정지 277
15.1.5 흡입 및 토출 밸브의 누설에 의한 영향 278
15.1.6 피스톤 링 마모의 영향 279
15.1.7 크랭크케이스 내의 윤활유 양과 유압 확보 279
15.1.8 크랭크케이스 히터 280
15.1.9 밀폐형 압축기의 구조에 따른 운전에 필요한 사항 280
15.2 고압부(응축부)의 보수 관리 280
15.2.1 응축기 전열 면적의 확보 280
15.2.2 불응축 가스의 영향, 보수 282
15.2.3 응축기의 합리적인 열통과율의 확보 283
15.2.4 수냉식 응축기의 적정 냉각수량 확보 284
15.2.5 계절별 공랭식 응축기 능력의 변동 대책 285
15.2.6 액봉 방지 286
15.3 저압부(증발부)의 보수 관리 289
15.3.1 합리적인 전열 면적의 증발기를 사용 289
15.3.2 합리적인 증발 온도 확보 289
15.3.3 부하에 맞는 냉매 순환량의 확보 290
15.3.4 적정한 열통과율 확보 291
15.3.5 액백 조치 292
15.3.6 만액식 쉘엔튜브 증발기의 동결 방지 292
15.3.7 팽창밸브의 선정 불량 또는 설치 불량 293
15.4 냉각기의 제상 장치 294
15.4.1 제상의 필요성 294
15.4.2 제상 열량 295
15.4.3 제상 방식 296
15.4.4 공기식 296
15.4.5 고온 가스식 297
15.4.6 살수식 298
15.4.7 전열식 298
15.4.8 부동액 살포 방식 299
15.4.9 압축기 운전 정지에 의한 방법 300
15.4.10 제상 제어 300

제 16 장 냉동.냉장 설비
16.1 냉장 창고의 기초 지식 302
16.1.1 창고의 종류 302
16.1.2 상품 지식 302
16.2 냉장창고의 설계 개요 304
16.2.1 입지 조건 304
16.2.2 설계전 기초 조사 사항 304
16.2.3 설계전의 기초 검토 사항 305
16.3 냉장고 부하 계산 및 장치 선정 307
16.3.1 설계 조건 307
16.3.2 벽면 침입 열통과율 307
16.3.3 온도 조건 308
16.3.4 환기열 308
16.3.5 제품 냉각열 309
16.3.6 고내 발생열 310
16.4 압축기 선정 310
16.4.1 냉동실 압축기 선정 312
16.5 냉장.동결공장의 설계 예 314
16.5.1 10,000 톤급 초저온용 냉장고의 설계 조건 315
16.5.2 10,000 톤급 초저온용 냉장고의 기기 선정 318
16.5.3 5,000 톤급 냉장고의 설계 조건 321
16.5.4 5,000 톤급 냉장고의 기기 선정 322
16.6 가공용 동결.냉동 공장의 설계 예 326
16.6.1 동결 가공 공장의 설계 예 327
16.6.2 냉동부하의 계산 327
16.6.3 동결부하의 계산 328
16.6.4 기기 선정 329

제 17 장 식품 냉동 및 저온 유통
17.1 식품 냉동의 이해 333
17.1.1 냉동 식품의 특성 334
17.1.2 냉동 식품의 분류 335
17.2 식품 냉동의 기초 336
17.2.1 자유수와 결합수 336
17.2.2 식품의 빙점.공정점.최대 빙결정 생성대 337
17.2.3 저온 효과와 농축 효과 339
17.2.4 여러 가지 저장 방법 341
17.2.5 예냉, 냉장과 동결 343
17.2.6 동결 속도 343
17.2.7 냉각 매체와 동결 매체 344
17.2.8 포장과 냉동 344
17.3 식품의 저온 저장 원리 344
17.3.1 생물적 과정 345
17.3.2 물리적 과정 345
17.3.3 화학적 과정 345
17.3.4 미생물적 과정 346
17.4 식품의 저장, 동결 및 해동 348
17.4.1 식품의 저장 348
17.4.2 식품의 동결 과정 349
17.4.3 동결품의 해동 351
17.5 저온 유통 353
17.5.1 저온 유통과 콜드 체인(Cold chain) 353
17.5.2 T-T-T 개념 354
17.5.3 PPP 요소 357
17.5.4 PPP 요소와 T-T-T 개념 360
17.5.5 수송 361
17.5.6 배송 364
17.5.7 하역 365
17.5.8 물류의 시스템화 365
17.6 냉동.냉장고의 응용 분야 368
17.6.1 냉동 자동차 368
17.6.2 철도 및 해상용 저온 수송 수단 374
17.6.3 컨테이너 376
17.6.4 가정용 냉동?냉장고 380
17.6.5 영업용 냉장고 382
17.6.6 동결?냉장고 387
17.6.7 얼음 제조 설비 389
17.6.7 아이스크림 제조기 390
17.6.8 음료수 냉각 장치 391

부 록
A. 단일 냉매 및 혼합냉매의 성분 392
A-1 단일냉매의 성분 392
A-2 혼합냉매의 성분 392
B. 냉매의 열물성치 393
B-1 R22 393
B-2 R134a 395
B-3 R407C 397
B-4 R410A 399
B-5 R717 401
B-6 R747 403
C. 각종 냉매의 모리엘 선도 405
C-1 R22 405
C-2 R134a 406
C-3 R407C 407
C-4 R717 408
C-5 R747 409

색 인 410