1중·2중 효용 흡수식 냉동사이클

개념과 원리

1중 효용 흡수식은 발생기에서 한 번 냉매를 분리하여 냉동사이클을 구성하는 기본 방식입니다. 구조가 비교적 단순하지만 공급열을 한 단계에서 이용합니다.

2중 효용 흡수식은 고온발생기와 저온발생기 등을 이용하여 공급된 열을 단계적으로 재활용함으로써 1중 효용보다 열이용효율을 높이는 방식입니다.

따라서 일반적으로 2중 효용은 1중 효용보다 COP가 높을 수 있지만 구조와 제어가 복잡하고 더 높은 온도의 열원이 요구될 수 있습니다.

실기에서는 두 방식의 세부 배관을 전부 외우기보다 발생기의 단계 수, 열의 재이용 여부, 상대적인 COP와 구조 복잡성을 중심으로 비교하는 것이 좋습니다.

재생기가 하나이며, 흡수기에서 만들어진 묽은 용액을 펌프로 재생기에 보내 가열한다. 재생기에서 분리된 냉매증기는 응축기에서 액화된 뒤 팽창밸브를 거쳐 증발기에서 증발한다.

① 흡수흡수제가 증발기에서 나온 냉매증기를 흡수해 묽은 용액이 된다.

② 승압·예열용액펌프와 열교환기를 거쳐 재생기로 이동한다.

③ 재생열을 공급하여 냉매증기와 농용액으로 분리한다.

④ 냉동효과응축·팽창 후 증발기에서 냉매가 증발하며 냉수를 냉각한다.

고온재생기와 저온재생기를 사용하여 고온재생기에서 나온 냉매증기의 열을 다시 이용한다. 같은 가열량으로 더 큰 냉동효과를 얻으므로 1중 효용보다 COP가 높다.

구분	재생기	열 이용	COP
1중 효용	1개	한 번 이용	낮음
2중 효용	고온·저온 2개	재생열을 재이용	높음

핵심
2중 효용은 고온재생기에서 발생한 냉매증기의 열을 저온재생기 가열에 다시 사용한다.

같은 500 kW의 냉동능력을 내는 두 흡수식 냉동기가 있다고 하겠습니다.

A 장치의 COP가 0.70이면 필요한 열입력은 500÷0.70=약 714.29 kW입니다.

B 장치의 COP가 1.20이면 필요한 열입력은 500÷1.20=약 416.67 kW입니다.

이 단순 예에서 더 높은 COP를 가진 장치는 같은 냉동능력을 얻기 위해 필요한 열입력이 더 작습니다. 실제 1중·2중 효용의 성능은 장치와 운전조건에 따라 달라집니다.

① 2중 효용을 냉동사이클이 두 개라는 뜻으로 이해하지 마세요.
공급열을 단계적으로 더 효과적으로 이용하는 구조입니다.

② 실제 COP를 고정값으로 외우지 마세요.
기종과 열원·냉각수 조건에 따라 달라집니다.

③ 효율이 높다고 구조까지 단순한 것은 아닙니다.

④ 비교문제에서는 동일 냉동능력·동일 기준인지 확인하세요.

흡수식 열 이용 참고: 미국 에너지부