공조냉동기계기사 실기 피스톤 토출량

 

📘 압축기의 피스톤 토출량이란?

피스톤식 왕복동 압축기에서 피스톤이 1회 왕복하면서 실린더에서 밀어내는(토출하는) 체적을 말한다.
즉, 실린더 내부에서 실제로 이동하는 가스의 기하학적 부피이며, 압축기의 이론적 성능을 결정하는 기본 값이다.

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🔧 1. 피스톤 토출량의 정의

피스톤 토출량 = 실린더 1개가 1회 행정할 때 옮기는 체적

• 실린더 단면적: A
• 피스톤 스트로크(행정거리): L

→ 1회 토출량(=1행정 체적)

                                                   V=A×L

 

압축기에 실린더가 여러 개, 회전 RPM이 존재하므로
실제 압축기의 총 이론 토출량은 다음처럼 계산한다.

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🔧 2. 압축기 총 이론 토출량 계산식

이론 토출량(이론 배기량)

                                                               Vth=V×N×n

• V: 실린더 1개 행정 체적
• N: 1분당 회전수(RPM)
• n: 실린더 수(또는 분당 행정수)

예) 2기통, 300RPM, 실린더 1개 행정 체적 0.5L라면

 

                                                       Vth=0.5×300×2=300 L/min

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📌 3. 피스톤 “실제” 토출량 = 이론값 × 체적효율

왕복동 압축기는 실린더 내에 **클리어런스 볼륨(잔류공간)**이 존재한다.
이 공간에 남아 있던 고압 가스가 팽창하여 실린더의 일부 공간을 차지하기 때문에,
이론적으로 계산한 만큼 냉매를 흡입할 수 없다.

그래서 실제 토출량은 다음과 같다.

실제 토출량

                                                                Vact=Vth×ηv​

• ηᵥ (체적효율, Volumetric Efficiency) = 보통 70~90%
• 클리어런스비가 클수록 체적효율 ↓
• 압축비가 클수록 체적효율 ↓ (고압에서 들어온 가스가 더 많이 팽창하므로)

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📌 4. 왜 중요한가?

피스톤 토출량은 압축기의 이론적인 송출 능력을 결정하는 가장 기본적인 값이다.

이 값이 크면:

• 더 많은 냉매를 압축
• 더 큰 냉동 능력
• 더 큰 동력 필요

이 값이 작으면:

• 소용량 압축기
• 전력 소비 적음
• 작은 냉동장치에 적합

실제 냉동기의 냉동능력, 압축기 마력, 배관 설계, 냉매순환량 계산 모두 피스톤 토출량에 기반한다.

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📚 5. 시험에서 자주 나오는 이유

• “이론 토출량 → 실제 토출량 → 냉매순환량”을 구하는 기본 구조
• 피스톤 스트로크, 실린더 직경, 회전수 등이 제공되어 계산 문제로 만들기 좋음
• 체적효율(ηᵥ)과 압축비 관계를 묻기 쉬움
• 냉동사이클 이해력을 평가할 수 있음

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🔍 요약

용어의미

피스톤 토출량	피스톤이 1회 왕복하며 밀어내는 체적
이론 토출량	기하학적으로 계산한 토출량
실제 토출량	이론 토출량 × 체적효율
체적효율 ηᵥ	실제 흡입량 / 이론 흡입량