압축기 토출량

개념과 원리

압축기 토출량은 압축기가 일정 시간 동안 흡입하여 토출할 수 있는 냉매증기의 체적을 뜻합니다. 왕복동 압축기에서는 실린더 크기, 행정, 회전수, 실린더 수와 밀접한 관계가 있습니다.

이론 피스톤 배출량은 실린더 단면적과 행정체적을 이용하여 계산하며, 실제 흡입체적은 밸브손실·재팽창·누설 등의 영향으로 이론값보다 작습니다.

따라서 체적효율 η_v = 실제 흡입체적 ÷ 이론 피스톤 배출량으로 나타낼 수 있습니다.

냉매 질량유량은 흡입상태의 비체적 v를 사용하여 ṁ = V̇/v로 연결할 수 있습니다. 결국 압축기의 토출량 문제는 기계적 체적과 냉매상태의 비체적을 연결하는 문제입니다.

피스톤의 왕복운동으로 냉매가스를 흡입하고 압축하여 토출한다.

Vₐ = (π/4)D² × L × N × Z × 60

Vₐ = (π/4)(D²−d²) × t × N × Z × 60

D는 실린더 내경, d는 로터 지름, t는 실린더 폭이다.

V_act = V × ηᵥ

검산
실제 흡입 체적유량은 체적효율이 1보다 작으므로 이론 토출량보다 작아야 한다.

이론 피스톤 배출량이 0.20 m³/s이고 체적효율이 85%라면 실제 흡입체적유량은:

V̇ = 0.20×0.85 = 0.17 m³/s

흡입 냉매의 비체적이 0.085 m³/kg이라면 냉매 질량유량은:

ṁ = 0.17÷0.085 = 2.0 kg/s

이처럼 토출량 계산에서는 먼저 실제 체적유량을 구하고, 필요하면 비체적을 이용해 질량유량으로 변환합니다.

① 이론 배출량과 실제 흡입량을 같다고 하지 마세요.
체적효율이 100%가 아니면 실제량은 더 작습니다.

② 비체적 단위를 확인하세요.
m³/kg을 사용하면 체적유량을 나누어 kg/s를 얻습니다.

③ 체적효율 85%는 0.85로 사용합니다.

④ 흡입상태의 비체적을 사용하는지 확인하세요.
냉매상태가 바뀌면 비체적도 크게 달라집니다.