흡수식 냉동기란(feat. 공조냉동기계기사 중 흡수식 냉동기 기출문제 포함)

흡수식 냉동기란?

흡수식 냉동기는 우리 집 냉장고처럼 물건을 차갑게 만드는 기계입니다. 하지만 일반 냉장고와는 다르게, 흡수식 냉동기는 전기 대신 열을 사용해서 차갑게 만듭니다.

 

흡수식 냉동기는 흡수제와 냉매의 화학적 성질을 이용하여 냉각을 수행하는 장치입니다. 전통적인 압축식 냉동기와 달리, 흡수식 냉동기는 압축기가 아닌 열 에너지를 사용하여 냉매를 순환시키기 때문에, 주로 폐열, 태양열, 지열 등의 저온 열원으로 구동될 수 있습니다. 흡수식 냉동기는 일반적으로 리튬 브로마이드와 물 또는 암모니아와 물의 두 가지 쌍을 사용합니다.

 

 

주요 구성 요소와 원리

1. 냉매와 흡수제
   • 리튬 브로마이드-물 시스템: 물이 냉매로, 리튬 브로마이드가 흡수제로 사용됩니다.
   • 암모니아-물 시스템: 암모니아가 냉매로, 물이 흡수제로 사용됩니다.
2. 증발기
   • 증발기에서는 냉매가 저압에서 증발하여 냉각 효과를 제공합니다. 이 과정에서 냉매는 열을 흡수하여 주위 환경을 냉각시킵니다.
3. 흡수기
   • 증발기에서 기체 상태로 변한 냉매는 흡수기로 이동하여 흡수제와 결합합니다. 이 과정에서 냉매는 흡수제에 의해 흡수되어 액체 상태로 변환됩니다.
4. 재생기(발생기)
   • 흡수제에 의해 흡수된 냉매는 재생기로 이동하여 열 에너지를 받아 다시 기체 상태로 변환됩니다. 이 과정에서 냉매는 흡수제로부터 분리됩니다. 재생기는 주로 외부 열원(예: 폐열, 태양열)을 사용하여 작동합니다.
5. 응축기
   • 재생기에서 나온 기체 상태의 냉매는 응축기로 이동하여 냉각되어 액체 상태로 변환됩니다. 이 과정에서 냉매는 열을 방출합니다.
6. 액체 냉매 저장탱크 및 펌프
   • 응축기에서 액체 상태로 변환된 냉매는 저장탱크에 저장되며, 필요한 경우 펌프를 통해 다시 증발기로 순환됩니다.

작동 원리

1. 증발: 냉매는 증발기에서 증발하여 주위 환경에서 열을 흡수하고, 냉각 효과를 생성합니다.
2. 흡수: 기체 상태의 냉매는 흡수제에 의해 흡수기로 이동하여 흡수됩니다. 이 과정에서 냉매는 흡수제와 결합하여 열을 방출합니다.
3. 재생: 흡수제와 결합한 냉매는 재생기로 이동하여 외부 열원으로부터 열을 받아 기체 상태로 변환됩니다.
4. 응축: 기체 상태의 냉매는 응축기로 이동하여 냉각되어 액체 상태로 변환되며, 열을 방출합니다.
5. 순환: 액체 상태의 냉매는 다시 증발기로 이동하여 순환 과정이 반복됩니다.

장점과 단점

장점:

• 에너지 효율성: 저온 열원을 사용하여 구동되기 때문에, 전력 소비가 적습니다.
• 환경 친화적: 전력 대신 폐열 등을 사용하므로, 탄소 배출이 적습니다.
• 저소음: 압축기가 없기 때문에 작동 소음이 적습니다.

단점:

• 초기 비용: 설치 비용이 높을 수 있습니다.
• 운전 조건: 특정 운전 조건에서만 효율적으로 작동합니다.
• 복잡한 시스템: 구성 요소가 많고, 유지 보수가 복잡할 수 있습니다.

흡수식 냉동기는 이러한 특성 때문에, 대규모 산업 시설이나 상업용 건물에서 주로 사용됩니다. 특히, 열 에너지가 풍부한 환경에서 효율적으로 사용할 수 있습니다.

 

기출문제

 

25. 흡수식 냉동기의 냉매의 순환 과정으로 옳은 것은?

• ① 증발기(냉각기)→흡수기→재생기→응축기
• ② 증발기(냉각기)→재생기→흡수기→응축기
• ③ 흡수기→증발기(냉각기)→재생기→응축기
• ④ 흡수기→재생기→증발기(냉각기)→응축기

32. 흡수식 냉동기에 사용되는 흡수제의 구비조건으로 틀린 것은?

• ① 냉매와 비등온도 차이가 작을 것(x)    ㅡ>   (차이가 커야함)
• ② 화학적으로 안정하고 부식성이 없을 것
• ③ 재생에 필요한 열량이 크지 않을 것
• ④ 점성이 작을 것

23. 흡수식 냉동기의 냉매와 흡수제 조합으로 가장 적절한 것은?

• ① 물(냉매) - 프레온(흡수제)
• ② 암모니아(냉매) - 물(흡수제)
• ③ 메틸아민(냉매) - 황산(흡수제)
• ④ 물(냉매) - 디메틸에테르(흡수제)

30. 흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

• ① 흡수식 냉동기는 열의 공급과 냉각으로 냉매와 흡수제가 함께 분리되고 섞이는 형태로 사이클을 이룬다.
• ② 냉매가 암모니아일 경우에는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr)를 사용한다.(x)
• ③ 리튬브로마이드 수용액 사용 시 재료에 대한 부식성 문제로 용액에 미량의 부식억제제를 첨가한다.
• ④ 압축식에 비해 열효율이 나쁘며 설치면적을 많이 차지한다.

   ㅡ> 냉매 : 암모니아,  흡수제 :  물 

          냉매 : 물           ,  흡수제 : 리튬브로마이드

 

24. 흡수식 냉동기에서 냉매의 과냉 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

• ① 냉수 및 냉매량 부족
• ② 냉각수 부족(x)
• ③ 증발기 전열면적 오염
• ④ 냉매에 용액이 혼입

ㅡ> 냉각수 부족은 흡수식 냉동기의 냉각 효율을 저하시키는 원인이 되지만, 냉매의 과냉과는 직접적인 관련이 없다

 

25. 흡수식 냉동기에 사용하는 “냉매-흡수제”가 아닌 것은?

• ① 물 – 리튬 브로마이드
• ② 물 - 염화리튬
• ③ 물 - 에틸렌글리콜(x)
• ④ 암모이나 – 물

23. 흡수식 냉동장치에서 흡수제 유동방향으로 틀린 것은?

• ① 흡수기 → 재생기 → 흡수기
• ② 흡수기 → 재생기 → 증발기 → 응축기 → 흡수기(x)
• ③ 흡수기 → 용액열교환기 → 재생기 → 용액열교환기 → 흡수기
• ④ 흡수기 → 고온재생기 → 저온재생기 → 흡수기

35. 흡수식 냉동기의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

• ① 자동제어가 어렵고 운전경비가 많이 소요된다.(x)
• ② 초기 운전 시 정격 성능을 발휘할 때까지의 도달 속도가 느리다.
• ③ 부분 부하에 대한 대응이 어렵다. (x)
• ④ 증기 압축식보다 소음 및 진동이 크다. (x)

27. 흡수식 냉도기에서 냉동시스템을 구성하는 기기들 중 냉각수가 필요한 기기의 구성으로 옳은 것은?

• ① 재생기와 증발기
• ② 흡수기와 응축기
• ③ 재생기와 응축기
• ④ 증발기와 흡수기